python之海龜繪圖

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）海龜在屏幕上來回移動。這個海龜帶着一只鋼筆，我們可以讓海龜無論移動到哪都使用這只鋼筆來繪制線條。通過編寫代碼，以各種很酷的模式移動海龜，我們可以繪制出令人驚奇的圖片。使用海龜作圖，我們不僅能夠只用幾行代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代碼如何影響到它的移動。這能夠幫助我們理解代碼的邏輯。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 中常用的一些函數

turtle.goto(x,y)

畫筆定位到坐標(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

看到這么多函數肯定已經頭大了，我們以例題來講解。
首先畫一個邊長為100的正方形，然后再以半徑為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，占3/4的圓
turtle.circle(50,270)

結果：

1.2 Pen control (畫筆控制)

本節包含了對畫筆的控制函數，常用的如下：

turtle.pendown()

落筆，在此狀態下會畫出運動的軌跡

turtle.pendown()

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，最后寫一些文字

# 控制畫筆顏色
turtle.pencolor('red')
# 落筆
turtle.pendown()
# 設置填充顏色
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編程教室')

最后的結果是這樣

同時，我們還可以設置畫筆打粗細、畫筆的速度等屬性，

1.3 Window control (視窗控制)

這里有兩個常用的函數

turtle.bgcolor(*args)

設置背景顏色

turtle.bgpic(picname=None)

背景圖片填充
設置代碼如下

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

2. 海龜繪圖實例

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，短短幾行代碼可以生成一個漂亮規則的圖形。

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：

動態時鍾

# coding=utf-8
 
import turtle
from datetime import *
 
# 抬起畫筆，向前運動一段距離放下
def Skip(step):
    turtle.penup()
    turtle.forward(step)
    turtle.pendown()
 
def mkHand(name, length):
    # 注冊Turtle形狀，建立表針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后一個頂點。將與第一個頂點相連。
    turtle.end_poly()
    # 返回最后記錄的多邊形。
    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")
    # 建立三個表針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():
    # 繪制表針的動態顯示
    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后繼續調用tick
    turtle.ontimer(Tick, 100)
 
def main():
    # 打開/關閉龜動畫，並為更新圖紙設置延遲。
    turtle.tracer(False)
    Init()
    SetupClock(160)
    turtle.tracer(True)
    Tick()
    turtle.mainloop()
 
if __name__ == "__main__":
    main()

 結果是一個動態的時鍾，下圖只是一個截圖