Python 零基礎 快速入門 趣味教程 (咪博士 海龜繪圖 turtle) 7. 條件循環

條件循環能夠讓程序在條件成立時（即為真時）重復執行循環體中的語句。如果條件一直成立（即永遠不會為假），則循環會一直進行下去，不會停止。如果初始時，條件不成立，則循環 1 次也不會執行。Python 中條件循環使用 while 關鍵字來實現。

看下面這段示例代碼，

import turtle
 
 
turtle.shape("turtle")
turtle.speed(0)
 
 
def forward(max_distance):
    distance = 0
    step = 1
    while distance < max_distance:
        turtle.forward(step)
        distance += step
 
 
forward(100)
 
 
turtle.exitonclick()

函數 forward 實現的功能和原版的 turtle.forward 是一樣的，但這里我們是借助條件循環來實現的。

第 5 行 turtle.speed(0) 設置海龜爬行的速度。速度的取值為 [0, 10]。當取值在 [1, 10] 之間時，數值越大，繪圖的速度就越快。當取值為 0 時，海龜將以最快的速度繪圖。這里，我們讓海龜以最快的速度爬行。因為，在我們自定義的 forward 函數中（第 8-13 行），我們要讓海龜移動很多步，但每次只移動 1 個很小的距離，為了盡快看到最終繪圖的效果，我們得讓海龜爬得快一些。

第 8 行 def forward(max_distance): 聲明 forward 函數，它有 1 個參數 max_distance。這個函數要實現的功能是，讓海龜一直爬行，直到海龜總的爬行距離達到（或超過） max_distance 時才停止爬行。

第 9 行 distance = 0 變量 distance 用於記錄當前海龜已經累計爬行了多遠的距離。初始時，海龜還沒有開始爬行，因此 distance 的初始值為 0。

第 10 行 step = 1 設置海龜爬行的步長，即每 1 步要爬多遠的距離。

第 11-13 行是用 while 語句實現的條件循環，其中第 11 行， while distance < max_distance: 指明了循環條件為  distance < max_distance 即，當海龜累計爬行距離 (distance) 小於規定的最大爬行距離 (max_distance) 時，執行循環體中的語句（第 12, 13 行）。

第 12, 13 行是循環體，其中第 12 行 turtle.forward(step) 讓海龜以指定步長 step 前進一小段距離。第 13 行 distance += step 這是一種簡寫的形式，它等價於 distance = distance + step ，即將海龜剛才（第 12 行）爬行的那一小段距離累加到 distance 變量中。類似 for 循環，while 循環的循環體（第 12, 13 行）也要比 while  語句所在的行（第 11 行），向右縮進一些，通常我們用連續的 4 個空格來表示一級的縮進。

不過，現在的 forward 跟原版的 turtle.forward 效果是一樣的，沒啥意思，咪博士把代碼改進一下，讓它變得好玩一些。

import turtle
 
 
turtle.shape("turtle")
turtle.speed(0)
 
 
def forward(max_distance, max_radius):
    distance = 0
    step = 1
    while distance < max_distance:
        if turtle.distance(0,0) >= max_radius:
            angle = turtle.towards(0,0)
            turtle.setheading(angle)
        turtle.forward(step)
        distance += step
 
 
forward(550, 100)
 
 
turtle.exitonclick()

再次運行程序，你會看到海龜在一條直線上折返爬行。

第 8 行 def forward(max_distance, max_radius): 我們為 forward 函數引入了一個新的參數 max_radius。后面，我們要實現的功能是當海龜離開原點的距離達到（或超過） max_radius 時，就調頭往回爬，即往復爬行。

實現往復爬行對應的代碼在第 12-14 行。

第 12 行 if turtle.distance(0,0) >= max_radius: ，其中 turtle.distance(0,0) 返回的是海龜與原點 (0, 0) 的距離。因此，當海龜與原點的距離達到或超過 max_radius 時，if 條件成立，程序將執行相應的語句（第 13, 14 行）。

第 13 行 angle = turtle.towards(0,0) ，其中  turtle.towards(0,0) 返回的是海龜朝向原點 (0, 0) 的角度。計算角度時，水平向右為 0 度，逆時針方向為角度增大的方向。

第 14 行 turtle.setheading(angle) 直接設定海龜的朝向，由於前面（第 13 行），將 angle 的值設置為海龜朝向原點的角度，所以這里經過 setheading 設置之后，海龜將朝向原點的方向。因此，后面再調用 turtle.forward  （第 15 行），海龜就會往原點的方向移動，即往回爬行。

現在，海龜能夠在一條直線上往復爬行，雖然比之前改進了一些，但還是顯得比較單調。接下來，咪博士再進一步改進代碼，讓它變得更生動一些。

import turtle
import random
 
 
turtle.shape("turtle")
turtle.speed(0)
 
 
def forward(max_distance, max_radius):
    distance = 0
    step = 1
    while distance < max_distance:
        if turtle.distance(0,0) >= max_radius:
            angle = turtle.towards(0,0) + random.randint(-45, 45)
            turtle.setheading(angle)
        turtle.forward(step)
        distance += step
 
 
forward(10000, 100)
 
 
turtle.exitonclick()

運行上面的代碼，你會看到海龜隨機地往返爬行。剛開始，你看不出什么規律，但等它爬行一段時間之后，你會發現海龜實際上是被限制在一個圓圈當中運動。

第 2 行 import random 導入 random 模塊，用於生成隨機數。

第 14  行 angle = turtle.towards(0,0) + random.randint(-45, 45) 其中的  random.randint(-45, 45) 用於產生 [-45, 45] 之間的隨機整數，將這個隨機整數加到朝向原點的角度上，這樣海龜就不再精確地朝向原點，而是有一個隨機波動的角度。因此，海龜就不再精確地按原路返回，從而擺脫直線的束縛。

但是，原來的 2 個約束依然存在：

• 海龜離開原點的距離不能超過 max_radius（第 13 行），所以它被限制在一個圓圈中運動
• 海龜總的運動距離不能超過 max_distance （第 12 行），所以它最終會停止運動

原文鏈接：http://www.ipaomi.com/2017/11/28/python-零基礎-快速入門-趣味教程-咪博士-海龜繪圖-turtle-7-條/