Python語言程序設計之二--用turtle庫畫圍棋棋盤和正、余弦函數圖形

這篇筆記依然是在做《Python語言程序設計》第5章循環的習題。其中有兩類問題需要記錄下來。

第一是如何畫圍棋棋盤。圍棋棋盤共有19縱19橫。其中，位於（0，0）的星位叫天元，其余8個星位坐標分別是：（-6，6），（0，6），（6，6），（-6，0），（6，0），（-6，-6），（0，-6），（6，-6）。這里面涉及到繪制等間距網格，我選擇for循環來實現。考慮到以后可以修改棋盤大小，所以網格間距和初始點位置都設置成全局變量。其代碼如下：

# 繪制圍棋棋盤

import turtle

# 線與線間隔
n = 30
# 初始點位置
x = -300
y = -300

# 定義棋盤樣式
turtle.speed(3)
turtle.pencolor('black')
turtle.screensize(400, 400)

# 畫橫線
for i in range(19):
    turtle.penup()
    turtle.goto(x, y + n * i)
    turtle.pendown()
    turtle.forward(n * 18)

# 畫豎線
turtle.left(90)
for i in range(19):
    turtle.penup()
    turtle.goto(x + n * i, y)
    turtle.pendown()
    turtle.forward(n * 18)

turtle.right(90)

# 畫9個星位，每排三個，共三排所以是兩層for循環
x_first = x + n * 3
y_first = y + n * 3 - n * 0.25

for i in range(3):
    for j in range(3):
        turtle.penup()
        turtle.goto(x_first + 6 * j * n, y_first + 6 * i * n)
        # 如果按下面寫法，則先畫左邊3個星，再畫中間3個
        # turtle.goto(x_first + 6 * j * n, y_first + 6 * i * n)
        turtle.pendown()
        turtle.begin_fill()
        turtle.fillcolor('blue')
        # 飛星的半徑為1/4個網格間距
        turtle.circle(n * 0.25)
        turtle.end_fill()

# 隱藏畫筆箭頭
turtle.hideturtle()

turtle.done()

代碼運行結果如下圖：

題目非常簡單，重點是通過畫圖來感受循環在處理重復性動作時的威力。但凡重復性的工作都可以用循環來處理。這也正是計算機擅長的工作，並且也是程序的意義所在：把人的精力從繁瑣的、海量的、重復性的、簡單的初級工作中解脫出來。

第二個問題就是繪制正弦、余弦函數。其核心思想是：放下畫筆，然后讓畫筆依次通過各個坐標點就畫出一條正弦余弦曲線。從這里也可以看出，這也是不斷地重復性工作，重復地計算以x為橫坐標的點的 y 坐標，然后重復地讓畫筆通過這些點。所以我也選用for循環。

當然，代碼中值得關注的就是 x-0-y 坐標系的繪制。這段代碼可以通用。

# 在正交坐標系下畫sin(x)和cos(x)曲線

import turtle
import math

turtle.speed(1)

# 畫 x 軸
turtle.penup()
turtle.goto(-220, 0)
turtle.pendown()
turtle.goto(220, 0)

# 畫 x 軸箭頭
turtle.setheading(150)
turtle.forward(20)
turtle.penup()
turtle.goto(220, 0)
turtle.setheading(-150)
turtle.pendown()
turtle.forward(20)

# 顯示x
turtle.penup()
turtle.goto(225, 0)
turtle.write('X')

# 畫 y 軸
turtle.penup()
turtle.goto(0, -100)
turtle.pendown()
turtle.goto(0, 100)

# 畫 y 軸箭頭
turtle.setheading(240)
turtle.forward(20)
turtle.penup()
turtle.goto(0, 100)
turtle.pendown()
turtle.setheading(-60)
turtle.forward(20)

# 顯示Y
turtle.penup()
turtle.goto(0, 110)
turtle.write('Y')

# 畫正弦曲線
x = -175
turtle.pensize(2)
turtle.color('blue')
turtle.penup()
turtle.goto(x, 50 * math.sin((x / 100) * 2 * math.pi))
turtle.pendown()
for x in range(-175, 176):
    turtle.goto(x, 50 * math.sin((x / 100) * 2 * math.pi))

# 將-2π的位置標示出來
turtle.penup()
turtle.goto(-100, -20)
turtle.write('-2π')

# 將2π的位置標示出來
turtle.penup()
turtle.goto(100, -20)
turtle.write('2π')

# 畫余弦曲線
x = -175
turtle.pensize(2)
turtle.color('red')
turtle.penup()
turtle.goto(x, 50 * math.cos((x / 100) * 2 * math.pi))
turtle.pendown()
for x in range(-175, 176):
    turtle.goto(x, 50 * math.cos((x / 100) * 2 * math.pi))

turtle.hideturtle()
turtle.done()

運行結果如下：

最后我還是要重復一遍上面的心得：但凡重復性的工作都可以用循環來處理。這也正是計算機擅長的工作，並且也是程序的意義所在：把人的精力從繁瑣的、海量的、重復性的、簡單的初級工作中解脫出來。應該把精力放在建模和算法優化上。這才是重點和難點。

這句話重復了，可以for一下。哈哈，皮