如何使用Python来制作酷炫的图形

1. 什么是turtle

turtle又称为海龟绘图，是Wally Feurzeig， Seymour Papert 和 Cynthia Solomon 于 1967 年所创造的 Logo 编程语言的python实现。turtle是基于tkinter图形界面设计的。

turtle模拟了人在画布前画画的过程：给你一支笔（Pen）， 下笔（pendown），移动画笔绘制你的图形，然后填色等等。turtle提供了几种简单的命令，通过组合他们的顺序，只要够耐心，turtle可以画出令人惊叹的作品，很适合用来引导小朋友学习编程。

先来感受下作品：

2. turtle例子

我们通过一个简单的例子来了解turtle的基本操作

import turtle

# screen 画布属性设置

canvas = turtle.Screen（）

canvas.bgcolor（“white”）

# 画笔设置

pen = turtle.Pen（）

pen.hideturtle（）

pen.color（‘red’， ‘yellow’）

# 开始画第一个部分，并填充颜色

pen.begin_fill（）

while True：

pen.forward（200）

pen.left（170）

if abs（pen.pos（）） 《 1：

break

pen.end_fill（）

# 提笔， 移动位置，画第二个部分

pen.penup（）

pen.goto（-100， -100）

pen.pendown（）

for i in range（5）：

pen.forward（30） #长度300像素

pen.right（144） #转角144度

turtle.done（）

从上面可知turtle有两个部分组成画笔Turtle 和 画布Screen， Turtle在Screen上移动来作画。需要注意的是，turtle起始的位置是（0， 0），位于画布中心，左边和下边的坐标为负值。画笔Turtle重要操作：

画笔申明：如果画笔上有很多画笔需要 申明 turtle.Pen（），否则 默认是一个画笔，无需申明，如turtle.forward（50）就是表示画笔向前移动50

画笔颜色：color（‘red’， ‘yellow’）， 第一个red表示画笔颜色， yellow表示填充颜色

填充的范围：begin_fill（）和end_fill（）之间的部分

画笔的移动：forward是向前多少距离，left是向左角度， 与之对应的是向后backward 和向右right。goto（）是移动到某个坐标值

画笔的当前属性：如位置pos（）即海龟当前的坐标 （x，y） ，还有如朝向角度值：heading（）

画笔的控制：penup和pendown，默认画笔是在pendown状态下，只要有移动就会在画布上画出图形，如果需要调整位置，在另外一个位置下笔，需要先penup，否则移动画笔时也会有线条出来。这个和现实中画画是一样的。

画笔的可见性：正常情况下画笔时一个箭头的形状，可以通过hideturtle（）和showturtle（）隐藏和显示画笔

Screen重要操作：

设置背景颜色：bgcolor（“white”）

3. 其他turtle功能

除了上面例子中涉及到turtle常用功能函数，还有一些重要的功能。

圆形circle（）前面的例子给出的是直线的例子（直线可以构成三角形，多边形等），另外一个重要的图形是圆形turtle.circle（radius， extent=None， steps=None）我们来看一个太极的例子：

import turtle

from turtle import * #从turtle中导出所有模块

radius = 100 #半径为100

color（“black”， “black”） #画线颜色黑色，填充颜色黑色

begin_fill（） #开始填充

circle（radius/2， 180） #逆时针画圈，半径为50，180°

circle（radius， 180） #逆时针画圈，半径为100，180°

left（180） #转向180°

circle（-radius/2， 180） #顺时针画圈，半径50，180°

end_fill（） #填充结束#移动到画太极图黑色的小圈位置，开始画小白圈

left（90）#左转向90°，海龟头垂直水平线向上

penup（）#提笔，不留痕迹

forward（radius*0.35）#向前，半径的0.35=35像素

right（90）#右转向90°，海龟头与右侧水平线同向

pendown（）#落笔，开始画线#开始画太极图黑色部分的小白圈

color（“white”， “white”）#画线颜色为白色，填充颜色为白色

begin_fill（）#开始填充

circle（radius*0.15）#逆时针画圈，半径的0.15=15像素（35+15+15+35=100）

end_fill（） #填充结束

left（90）#左转向90°

penup（）#提笔，不留痕迹

backward（radius*0.7）#后退往下走，为半径的0.7=70，此时海龟头朝上与水平垂直

pendown（）#落笔，开始留下痕迹

left（90）#左转90°，此时海龟头与左侧水平同向#开始画太极图白色部分里的小黑圈

color（“black”， “black”）#画线颜色为黑色，填充为黑色

begin_fill（）#开始填充

circle（radius*0.15）#开始逆时针画圈，半径的0.15=15个像素

end_fill（） #填充完毕

right（90）#再右转90°，此时海龟头垂直水平线向上

penup（）#提笔，不留痕迹

backward（radius*0.65）#后退为半径的0.65=65个像素，往下到达太极图黑色半圈的底点处

right（90）#右转90°，海龟头与右侧水平线同向

pendown（）#落笔，开始留下痕迹

circle（radius， 180）#逆时针画圈，半径100，180°，画太极图的白色部分的大圈

hideturtle（）#隐藏笔头hideturtle

turtle.done（）

radius：半径， radius 为正值则朝逆时针方向绘制圆弧，否则朝顺时针方向

extent：表示是否画部分的圆，如半圆是180，默认是一整个圆

steps：是表示画圆用多少个多边形来画。圆其实是无穷多个多边形来近似得到。不过一般情况下，一定程度的多边形，肉眼就会人为圆的幅度是光滑的

可以看出太极图有2个小半圆和2个大半圆，以及2个更小的整圆构成。

动画控制turtle绘制图像的过程其实是动态的，每绘制一个部分画面可以理解为一个视频帧，画完视频就结束。所以turtle除了可以绘制图形，还可以用来做动画演示或者交互游戏也是可以。下面以一个例子说明下：

import turtle， time

# 初始不更新画面

turtle.tracer（0）

# 地板墙

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（）

# 球参数

FPS = 60 # 每秒60帧

G = 0.03 # 模拟重力加速度

DRAG = 0.9956 # 阻力

v_y = 1 # 初始速度

while True：

# 清除印章

ball.clearstamps（）

v_y += G # 模拟重力加速度

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

# 通过印章显示球

ball.stamp（）

# 更新画面信息

turtle.update（）

time.sleep（1 / FPS）

4. 更多的例子

玫瑰曲线

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）

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. 总结

本文分享了python的logo语言turtle库，可以绘制图画和动画。总结如下：

turtle两个重要元素：画布Screen和画笔Turtle

默认当前为一个画笔，turtle.Pen（）申明多个画笔

画笔属性：颜色color， 大小pensize，位置pos

画笔填充：begin_fill（）和end_fill（）

画笔移动：前后forward和backward， 角度left和right

圆形画笔：circle

画笔控制：penup 和pendown

动画控制：update和trace追踪

责任编辑：haq