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海龜繪圖簡易教程|Turtle for Python

turtle 是 python 內建的一個比較有趣味的模組,俗稱 海龜繪圖,它是基於 tkinter 模組打造,提供一些簡單的繪圖工具,海龜作圖最初源自 20 世紀 60 年代的 Logo 程式語言,之後一些很酷的 Python 程式設計師構建了 turtle 庫,讓其他程式設計師只需要 import turtle,就可以在 Python 中使用海龜作圖。

原文連結|海龜繪圖簡易教程

1. 基本功能介紹

在海龜作圖中,我們可以編寫指令讓一個虛擬的(想象中的)海龜在螢幕上來回移動。這個海龜帶著一隻鋼筆,我們可以讓海龜無論移動到哪都使用這隻鋼筆來繪製線條。通過編寫程式碼,以各種很酷的模式移動海龜,我們可以繪製出令人驚奇的圖片。使用海龜作圖,我們不僅能夠只用幾行程式碼就創建出令人印象深刻的視覺效果,而且還可以跟隨海龜看看每行程式碼如何影響到它的移動。這能夠幫助我們理解程式碼的邏輯。所以海龜作圖也常被用作新手學習 Python 的一種方式。

1.1 Turtle motion (運動控制)

本節中包含了 運動控制 中常用的一些函式

turtle.goto(x,y)

畫筆定位到座標(x,y)

turtle.forward(distance)
向正方向運動 distance 長的距離

turtle.backward(distance)
向負方向運動 distance 長的距離

turtle.right(angle)
向右偏 angle 度

turtle.left(angle)
向左偏 angle 度

turtle.home()
回到原點

turtle.circle(radius, extent=None, steps=None)


畫圓形 radius 為半徑,extent 為圓的角度

turtle.speed(speed)
以 speed 速度運動

看到這麼多函式肯定已經頭大了,我們以例題來講解。
首先畫一個邊長為100的正方形,然後再以半徑為50畫出其3/4圓。

# 控制畫筆的速度
turtle.speed(5)
# 將畫筆定位到原點
turtle.goto(0,0)
# 從原點開始,畫出一個邊長為100的正方形
for i in range(4):
    # 正向運動 100 的距離
    turtle.forward(100)
    # 向右偏 90 度
    turtle.right(90)

# 將畫筆定位到原點
turtle.home() # 畫出一個半徑為100,佔3/4的圓 turtle.circle(50,270)

最後得到以下結果:

這裡寫圖片描述

1.2 Pen control (畫筆控制)

本節包含了對畫筆的控制函式,常用的如下:

turtle.pendown()
落筆,在此狀態下會畫出運動的軌跡
turtle.penup()
起筆,在此狀態下不會畫出運動的軌跡
turtle.pensize(width=None
畫筆粗細
turtle.pencolor(*args)
畫筆顏色
turtle.fillcolor(*args)
填充顏色
turtle.begin_fill()
開始填充
turtle.end_fill()
結束填充
turtle.write(arg, move=False, align=”left”, font=(“Arial”, 8, “normal”))
寫文字

同樣,我們以一個例題來講解。
畫一個正方形並填充,最後寫一些文字

# 控制畫筆顏色
turtle.pencolor('red')
# 落筆
turtle.pendown()
# 設定填充顏色
turtle.fillcolor('blue')
# 開始填充
turtle.begin_fill()
# 從原點開始,畫出一個邊長為100的正方形
for i in range(4):
    # 正向運動 100 的距離
    turtle.forward(200)
    # 向右偏 90 度
    turtle.right(90)
# 結束填充
turtle.end_fill()
turtle.penup()
turtle.goto(100,-100)
turtle.write('Crossin程式設計教室')

最後的結果是這樣
這裡寫圖片描述

同時,我們還可以設定畫筆打粗細、畫筆的速度等屬性,

1.3 Window control (視窗控制)

這裡有兩個常用的函式

turtle.bgcolor(*args)
設定背景顏色
turtle.bgpic(picname=None)
背景圖片填充
設定程式碼如下

turtle.bgcolor('red')
turtle.bgpic(r'yourpic.png')

2. 海龜繪圖例項

我們用幾個簡單的例子講解海龜繪圖的用法。

2.1 用正方形畫圓

import turtle
for i in range(360):
    turtle.setheading(i)
    for i in range(4):
        turtle.forward(100)
        turtle.left(90)

360 個正方形每隔 1 度排列,短短几行程式碼可以生成一個漂亮規則的圖形。

這裡寫圖片描述

2.2 紅色的五角星

使用填充功能畫出一個大紅星

import turtle
turtle.color('red','red')
turtle.begin_fill()
for i in range(5):
    turtle.forward(100)
    turtle.right(144)
turtle.end_fill()

結果如圖:

這裡寫圖片描述

2.3練習題

講的再多也不如自己動手做一做,我們在網上挑選了幾張使用 turtle 做的有意思的圖片,自己動手試試吧

這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述

這裡寫圖片描述

彩蛋

# coding=utf-8

import turtle
from datetime import *

# 擡起畫筆,向前運動一段距離放下
def Skip(step):
    turtle.penup()
    turtle.forward(step)
    turtle.pendown()

def mkHand(name, length):
    # 註冊Turtle形狀,建立錶針Turtle
    turtle.reset()
    Skip(-length * 0.1)
    # 開始記錄多邊形的頂點。當前的烏龜位置是多邊形的第一個頂點。
    turtle.begin_poly()
    turtle.forward(length * 1.1)
    # 停止記錄多邊形的頂點。當前的烏龜位置是多邊形的最後一個頂點。將與第一個頂點相連。
    turtle.end_poly()
    # 返回最後記錄的多邊形。
    handForm = turtle.get_poly()
    turtle.register_shape(name, handForm)

def Init():
    global secHand, minHand, hurHand, printer
    # 重置Turtle指向北
    turtle.mode("logo")
    # 建立三個錶針Turtle並初始化
    mkHand("secHand", 135)
    mkHand("minHand", 125)
    mkHand("hurHand", 90)
    secHand = turtle.Turtle()
    secHand.shape("secHand")
    minHand = turtle.Turtle()
    minHand.shape("minHand")
    hurHand = turtle.Turtle()
    hurHand.shape("hurHand")

    for hand in secHand, minHand, hurHand:
        hand.shapesize(1, 1, 3)
        hand.speed(0)

    # 建立輸出文字Turtle
    printer = turtle.Turtle()
    # 隱藏畫筆的turtle形狀
    printer.hideturtle()
    printer.penup()

def SetupClock(radius):
    # 建立表的外框
    turtle.reset()
    turtle.pensize(7)
    for i in range(60):
        Skip(radius)
        if i % 5 == 0:
            turtle.forward(20)
            Skip(-radius - 20)

            Skip(radius + 20)
            if i == 0:
                turtle.write(int(12), align="center", font=("Courier", 14, "bold"))
            elif i == 30:
                Skip(25)
                turtle.write(int(i/5), align="center", font=("Courier", 14, "bold"))
                Skip(-25)
            elif (i == 25 or i == 35):
                Skip(20)
                turtle.write(int(i/5), align="center", font=("Courier", 14, "bold"))
                Skip(-20)
            else:
                turtle.write(int(i/5), align="center", font=("Courier", 14, "bold"))
            Skip(-radius - 20)
        else:
            turtle.dot(5)
            Skip(-radius)
        turtle.right(6)

def Week(t):   
    week = ["星期一", "星期二", "星期三",
            "星期四", "星期五", "星期六", "星期日"]
    return week[t.weekday()]

def Date(t):
    y = t.year
    m = t.month
    d = t.day
    return "%s %d%d" % (y, m, d)

def Tick():
    # 繪製錶針的動態顯示
    t = datetime.today()
    second = t.second + t.microsecond * 0.000001
    minute = t.minute + second / 60.0
    hour = t.hour + minute / 60.0
    secHand.setheading(6 * second)
    minHand.setheading(6 * minute)
    hurHand.setheading(30 * hour)

    turtle.tracer(False) 
    printer.forward(65)
    printer.write(Week(t), align="center",
                  font=("Courier", 14, "bold"))
    printer.back(130)
    printer.write(Date(t), align="center",
                  font=("Courier", 14, "bold"))
    printer.home()
    turtle.tracer(True)

    # 100ms後繼續呼叫tick
    turtle.ontimer(Tick, 100)

def main():
    # 開啟/關閉龜動畫,併為更新圖紙設定延遲。
    turtle.tracer(False)
    Init()
    SetupClock(160)
    turtle.tracer(True)
    Tick()
    turtle.mainloop()

if __name__ == "__main__":
    main()

這裡寫圖片描述