python基於turtle繪制幾何圖形
1. 什麼是turtle
turtle模擬瞭人在畫佈前畫畫的過程:給你一支筆(Pen), 下筆(pendown),移動畫筆繪制你的圖形,然後填色等等。turtle提供瞭幾種簡單的命令,通過組合他們的順序,隻要夠耐心,turtle可以畫出令人驚嘆的作品,很適合用來引導小朋友學習編程。
先來感受下作品:
2. turtle例子
我們通過一個簡單的例子來瞭解turtle的基本操作
import turtle # screen 畫佈屬性設置 canvas = turtle.Screen() canvas.bgcolor("white") # 畫筆設置 pen = turtle.Pen() pen.hideturtle() pen.color('red', 'yellow') # 開始畫第一個部分,並填充顏色 pen.begin_fill() while True: pen.forward(200) pen.left(170) if abs(pen.pos()) < 1: break pen.end_fill() # 提筆, 移動位置,畫第二個部分 pen.penup() pen.goto(-100, -100) pen.pendown() for i in range(5): pen.forward(30) #長度300像素 pen.right(144) #轉角144度 turtle.done()
從上面可知turtle有兩個部分組成畫筆Turtle 和 畫佈Screen, Turtle在Screen上移動來作畫。
需要註意的是,turtle起始的位置是(0, 0),位於畫佈中心,左邊和下邊的坐標為負值。
畫筆Turtle重要操作:
- 畫筆申明:如果畫筆上有很多畫筆需要 申明 turtle.Pen(),否則 默認是一個畫筆,無需申明,如turtle.forward(50)就是表示畫筆向前移動50
- 畫筆顏色:color(‘red’, ‘yellow’), 第一個red表示畫筆顏色, yellow表示填充顏色
- 填充的范圍:begin_fill()和end_fill()之間的部分
- 畫筆的移動:forward是向前多少距離,left是向左角度, 與之對應的是向後backward 和向右right。goto()是移動到某個坐標值
- 畫筆的當前屬性:如位置pos()即海龜當前的坐標 (x,y) ,還有如朝向角度值:heading()
- 畫筆的控制:penup和pendown,默認畫筆是在pendown狀態下,隻要有移動就會在畫佈上畫出圖形,如果需要調整位置,在另外一個位置下筆,需要先penup,否則移動畫筆時也會有線條出來。這個和現實中畫畫是一樣的。
- 畫筆的可見性:正常情況下畫筆時一個箭頭的形狀,可以通過hideturtle()和showturtle()隱藏和顯示畫筆
Screen重要操作:
- 設置背景顏色:bgcolor(“white”)
3. 其他turtle功能
除瞭上面例子中涉及到turtle常用功能函數,還有一些重要的功能。
- 圓形circle() 前面的例子給出的是直線的例子(直線可以構成三角形,多邊形等),另外一個重要的圖形是圓形turtle.circle(radius, extent=None, steps=None)
我們來看一個太極的例子:
import turtle from turtle import * #從turtle中導出所有模塊 radius = 100 #半徑為100 color("black", "black") #畫線顏色黑色,填充顏色黑色 begin_fill() #開始填充 circle(radius/2, 180) #逆時針畫圈,半徑為50,180° circle(radius, 180) #逆時針畫圈,半徑為100,180° left(180) #轉向180° circle(-radius/2, 180) #順時針畫圈,半徑50,180° end_fill() #填充結束 #移動到畫太極圖黑色的小圈位置,開始畫小白圈 left(90)#左轉向90°,海龜頭垂直水平線向上 penup()#提筆,不留痕跡 forward(radius*0.35)#向前,半徑的0.35=35像素 right(90)#右轉向90°,海龜頭與右側水平線同向 pendown()#落筆,開始畫線 #開始畫太極圖黑色部分的小白圈 color("white", "white")#畫線顏色為白色,填充顏色為白色 begin_fill()#開始填充 circle(radius*0.15)#逆時針畫圈,半徑的0.15=15像素(35+15+15+35=100) end_fill() #填充結束 left(90)#左轉向90° penup()#提筆,不留痕跡 backward(radius*0.7)#後退往下走,為半徑的0.7=70,此時海龜頭朝上與水平垂直 pendown()#落筆,開始留下痕跡 left(90)#左轉90°,此時海龜頭與左側水平同向 #開始畫太極圖白色部分裡的小黑圈 color("black", "black")#畫線顏色為黑色,填充為黑色 begin_fill()#開始填充 circle(radius*0.15)#開始逆時針畫圈,半徑的0.15=15個像素 end_fill() #填充完畢 right(90)#再右轉90°,此時海龜頭垂直水平線向上 penup()#提筆,不留痕跡 backward(radius*0.65)#後退為半徑的0.65=65個像素,往下到達太極圖黑色半圈的底點處 right(90)#右轉90°,海龜頭與右側水平線同向 pendown()#落筆,開始留下痕跡 circle(radius, 180)#逆時針畫圈,半徑100,180°,畫太極圖的白色部分的大圈 hideturtle()#隱藏筆頭hideturtle turtle.done()
- radius:半徑, radius 為正值則朝逆時針方向繪制圓弧,否則朝順時針方向
- extent:表示是否畫部分的圓,如半圓是180,默認是一整個圓
- steps:是表示畫圓用多少個多邊形來畫。圓其實是無窮多個多邊形來近似得到。不過一般情況下,一定程度的多邊形,肉眼就會人為圓的幅度是光滑的
可以看出太極圖有2個小半圓和2個大半圓,以及2個更小的整圓構成。
- 動畫控制 turtle繪制圖像的過程其實是動態的,每繪制一個部分畫面可以理解為一個視頻幀,畫完視頻就結束。所以turtle除瞭可以繪制圖形,還可以用來做動畫演示或者交互遊戲也是可以。下面以一個例子說明下:
import turtle, time # 初始不更新畫面 turtle.tracer(0) # 地板墻 wall = turtle.Pen() wall.pencolor('red') wall.pensize(10) wall.hideturtle() wall.penup() wall.goto(-300, -200) wall.pendown() wall.forward(600) # 小球 R = 15 ball = turtle.Turtle('circle') ball.shapesize(R / 10) ball.penup() pos_x, pos_y = [100, 100] pos_x, pos_y = ball.pos() ball.goto(pos_x, pos_y) wall_x, wall_y = wall.pos() # 球參數 FPS = 60 # 每秒60幀 G = 0.03 # 模擬重力加速度 DRAG = 0.9956 # 阻力 v_y = 1 # 初始速度 while True: # 清除印章 ball.clearstamps() v_y += G # 模擬重力加速度 if pos_y - R - 10 < wall_y: # 撞地面 v_y *= -1 pos_x, pos_y = pos_x, pos_y - v_y ball.goto(pos_x, pos_y) v_y = v_y * DRAG # 通過印章顯示球 ball.stamp() # 更新畫面信息 turtle.update() time.sleep(1 / FPS)
4. 更多的例子
玫瑰曲線
from turtle import * from math import * color("red") def draw(a,end): t=0 while t<(14*end): x=a*sin(t*3.14)*cos(t) y=a*sin(t*3.14)*sin(t) goto(x,y) t=t+0.03 draw(100,3.14) done()
螺旋
import turtle t=turtle.Pen() for x in range(360): t.forward(x) t.left(59) done()
扇子
from turtle import * forward(200) left(90) fillcolor('red') begin_fill() circle(100,180) end_fill() left(90) forward(100) for i in range(17): left(10) pencolor('yellow') forward(100) backward(100) left(100) pensize(10) pencolor('red') forward(100) hideturtle() done()
5. 總結
本文分享瞭python的logo語言turtle庫,可以繪制圖畫和動畫。總結如下:
- turtle兩個重要元素:畫佈Screen和畫筆Turtle
- 默認當前為一個畫筆,turtle.Pen()申明多個畫筆
- 畫筆屬性:顏色color, 大小pensize,位置pos
- 畫筆填充:begin_fill()和end_fill()
- 畫筆移動:前後forward和backward, 角度left和right
- 圓形畫筆:circle
- 畫筆控制:penup 和pendown
- 動畫控制:update和trace追蹤
6. 參考資料
https://docs.python.org/zh-cn/3/library/turtle.html#
以上就是python基於turtle繪制幾何圖形的詳細內容,更多關於python turtle繪制幾何圖形的資料請關註WalkonNet其它相關文章!
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