Python图形化(turtle)编程

Python图形化介绍

turtle（海龟）库是turtle绘图体系的python实现

它是python语言的标准库之一，也可以说是入门级的图形绘制函数库。

那么我们首先来了解一下这个turtle库。

turtle的意思就是海龟，对于turtle绘制图形，咱们可以理解为有一只海龟起初在运行窗口的正中心，我们可以通过程序来控制它在画布上游走，走过的轨迹便成了绘制的图形。

上图是turtle的一个画布空间，最小单位是像素。

中间的那个箭头就是一只海龟在画布上的初始状态，我们可以以这点为坐标原点，建立直角坐标系，x轴正方向规定为前，y轴正方向规定为左。

OK,看到这大家或许还会有点懵…

想问我到底该怎么使用它呢？

import turtle

turtle.penup()
turtle.pensize(2)
turtle.pendown()
turtle.fd(100)
turtle.fd(-100)
turtle.rt(90)
turtle.fd(100)
turtle.lt(-90)
turtle.fd(100)
turtle.done()

大家看不懂没关系

下面来和大家一起逐条分析这些代码

import turtle  # 引入turtle库，此后的每一句的格式都应遵循turtle.()的格式

turtle.penup()  # 这句代码的意思是我们先将这只海龟从画布上拿起来，这样它就不会在画布上留下痕迹

turtle.pensize()  # 我们可以通过pensize()来设置海龟身体的宽度，就是画笔的粗细

turtle.pendown()  # pendown()与penup()是成对出现的，penup()是将海龟拿起来，那么与之相反，pendown()就是将拿起来的海龟放回画布上，这时我们就准备开始让海龟爬行进行图形的绘制了

海龟在画布上的初始位置就是画布的中心

我们以此点为原点建立直角坐标系。

turtle.fd(100)  # 这句代码的意思是我们让海龟向前前进100个像素点  turtle.fd(-100) # 这句代码的意思就是我们让海龟向后退100个像素点，但此时我们要注意海龟的头部依然是指向x轴正方向，海龟向后退的过程中并没有先向后转再向x轴负方向前进100个像素点

turtle.rt(90)  # 海龟向右旋转90°，即向y轴负方向顺时针旋转90°，如果括号里的值为-90，那就是逆时针旋转90°

turtle.lt()  # 同上，这句代码的意思就是海龟向左旋转90°，如果括号里的值为-90，就是逆时针旋转90°

turtle.fd()  # 此时这行代码的意思就是海龟调整方向后，向前行进100像素点

turtle.done()  # 大家运行上面这些代码时如果不加这一行代码，会发现，运行完后画布窗口便会立即关闭，所以这一行代码的作用就是让画布窗口停留

通过上面的讲解，大家现在可以去试着绘制一些简易的图形

比如：矩形，三角形

以此来巩固turtle库的基本使用方法

1. 画布(canvas)**

画布就是turtle展开用于绘图区域, 可以设置它的大小和初始位置

1.1 设置画布大小

turtle.screensize(canvwidth=None, canvheight=None, bg=None)

参数分别为画布的宽(单位像素), 高, 背景颜色

如:

turtle.screensize(800, 600, "green")
turtle.screensize() #返回默认大小(400, 300)

turtle.setup(width=0.5, height=0.75, startx=None, starty=None)

参数:
width, height: 输入宽和高为整数时, 表示像素; 为小数时, 表示占据电脑屏幕的比例
(startx, starty): 这一坐标表示 矩形窗口左上角顶点的位置, 如果为空,则窗口位于屏幕中心

如:

turtle.setup(width=0.6, height=0.6)
turtle.setup(width=800, height=800, startx=100, starty=100)

2. 画笔

2.1 画笔的状态

在画布上,默认有一个坐标原点为画布中心的坐标轴, 坐标原点上有一只面朝x轴正方向小乌龟. 这里我们描述小乌龟时使用了两个词语:坐标原点(位置),面朝x轴正方向(方向), turtle绘图中, 就是使用位置方向描述小乌龟(画笔)的状态

2.2 画笔的属性

画笔(画笔的属性，颜色、画线的宽度)

1. turtle.pensize()：设置画笔的宽度；
2. turtle.pencolor(); 没有参数传入,返回当前画笔颜色,传入参数设置画笔颜色,可以是字符串如"green", “red”,也可以是RGB 3元组,

pencolor('brown')

tup = (0.2, 0.8, 0.55)

pencolor(tup)

pencolor()    '#33cc8c'

3. turtle.speed(speed): 设置画笔移动速度,画笔绘制的速度范围[0,10]整数, 数字越大越快

2.3 绘图命令

操纵海龟绘图有着许多的命令,这些命令可以划分为3种:一种为运动命令，一种为画笔控制命令,还有一种是全局控制命令

画笔运动命令:

命令	说明
turtle.forward(distance)	向当前画笔方向移动distance像素长
turtle.backward(distance)	向当前画笔相反方向移动distance像素长度
turtle.right(degree)	顺时针移动degree°
turtle.left(degree)	逆时针移动degree°
turtle.pendown()	移动时绘制图形,缺省时也为绘制
turtle.goto(x,y)	将画笔移动到坐标为x,y的位置
turtle.penup()	移动时不绘制图形,提起笔，用于另起一个地方绘制时用
turtle.speed(speed)	画笔绘制的速度范围[0,10]整数
turtle.circle()	画圆,半径为正(负),表示圆心在画笔的左边(右边)画圆

(2)画笔控制命令:

命令	说明
turtle.pensize(width)	绘制图形时的宽度
turtle.pencolor()	画笔颜色
turtle.fillcolor(colorstring)	绘制图形的填充颜色
turtle.color(color1, color2)	同时设置pencolor=color1, fillcolor=color2
turtle.filling()	返回当前是否在填充状态
turtle.begin_fill()	准备开始填充图形
turtle.end_fill()	填充完成；
turtle.hideturtle()	隐藏箭头显示；
turtle.showturtle()	与hideturtle()函数对应

(3) 全局控制命令

命令	说明
turtle.clear()	清空turtle窗口，但是turtle的位置和状态不会改变
turtle.reset()	清空窗口，重置turtle状态为起始状态
turtle.undo()	撤销上一个turtle动作
turtle.isvisible()	返回当前turtle是否可见
stamp()	复制当前图形
turtle.write(s[,font=(“font-name”,font_size,“font_type”)])	写文本，s为文本内容，font是字体的参数，里面分别为字体名称，大小和类型；font为可选项, font的参数也是可选项

3. 命令详解

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

描述: 以给定半径画圆
参数:
radius(半径); 半径为正(负),表示圆心在画笔的左边(右边)画圆
extent(弧度) (optional);
steps (optional) (做半径为radius的圆的内切正多边形,多边形边数为steps)

举例:

circle(50)      # 整圆
circle(50,steps=3)    # 三角形
circle(120, 180)     # 半圆

4. 绘图举例

4.1 太阳花

import turtle as t

import time

t.goto(0, 0)
t.color("red", "yellow")
t.speed(10)
t.begin_fill()

for i in range(50):
    t.forward(500)
    t.left(170)
t.end_fill()
time.sleep(1)

奥运五环

    一只乌龟
    蓝黑红黄绿
    """
    # 导入turtle
    import turtle
    
    turtle.showturtle()
    turtle.pensize(5)
    
    turtle.color("blue")
    turtle.penup()
    turtle.goto(-110, 0)
    turtle.pendown()
    turtle.circle(45)
    
    
    turtle.color("black")
    turtle.penup()
    turtle.goto(0, 0)
    turtle.pendown()
    turtle.circle(45)
    
    
    turtle.color("red")
    turtle.penup()
    turtle.goto(110, 0)
    turtle.pendown()
    turtle.circle(45)
    
    
    turtle.color("yellow")
    turtle.penup()
    turtle.goto(-55, -45)
    turtle.pendown()
    turtle.circle(45)
    
    turtle.color("green")
    turtle.penup()
    turtle.goto(55, -45)
    turtle.pendown()
    turtle.circle(45)
    
    
    #书写口号
    
    turtle.color("green")
    turtle.penup()
    turtle.goto(-100, -120)
    turtle.pendown()
    turtle.write("好好学习",font=("微软雅黑",20,"italic"))
    
    turtle.done()   # #保神窗口的消息循环，而不是退出程序

循环立体图

    # -*- coding: utf-8 -*-
    import turtle
    
    for i in range(1, 500):   # 重复500次
        turtle.forward(i)
        turtle.left(91)

太阳花

    import time
    
    import turtle as t
    
    t.goto(0, 0)
    t.color("red", "yellow")
    t.speed(10)
    t.begin_fill()
    
    for i in range(50):
        t.forward(500)
        t.left(170)
    t.end_fill()
    time.sleep(1)

绘制分形树

    # -*- coding: utf-8 -*-
    '''
    绘制分形树
    '''
    
    import turtle as tl
    
    
    def draw_smalltree(tree_length, tree_angle):
        '''
        绘制分形树函数
        '''
        if tree_length >= 3:
            tl.forward(tree_length)  # 往前画
            tl.right(tree_angle)  # 往右转
            draw_smalltree(tree_length - 10, tree_angle)  # 画下一枝，直到画到树枝长小于3
    
            tl.left(2 * tree_angle)  # 转向画左
            draw_smalltree(tree_length - 10, tree_angle)  # 直到画到树枝长小于3
    
            tl.rt(tree_angle)  # 转到正向上的方向，然后回溯到上一层
            if tree_length <= 30:  # 树枝长小于30，可以当作树叶了，树叶部分为绿色
                tl.pencolor('green')
            if tree_length > 30:
                tl.pencolor('brown')  # 树干部分为棕色
            tl.backward(tree_length)  # 往回画，回溯到上一层
    
    
    def main():
        tl.penup()
        # tl.pencolor('green')
        tl.left(90)  # 因为树是往上的，所以先把方向转左
        tl.backward(250)  # 把起点放到底部
        tl.pendown()
        tree_length = 100  # 我设置的最长树干为100
        tree_angle = 20  # 树枝分叉角度，我设为20
        draw_smalltree(tree_length, tree_angle)
        tl.exitonclick()  # 点击才关闭画画窗口
    
    
    if __name__ == '__main__':
        main()

美队盾牌

    # -*- coding:utf-8 -*-
    import turtle
    import math
    
    
    def shield():
        '''
        该函数的作用是画一个美国队长的盾牌，并将其保存到本地
        '''
        # 设置画布背景
        turtle.bgcolor('#FFFFFF')
        # 设置画笔速度
        turtle.speed(10)
        # 依次填充同心圆
        fill_circle('#FF0000', 230)
        fill_circle('#FFFFFF', 178)
        fill_circle('#FF0000', 129)
        fill_circle('#0000FF', 75)
        # 完成五角星
        draw_five('#FFFFFF', 75)
        # 以下代码，将画好的图案按指定格式保存到当前文件目录
        # windows 可以使用.jpg/.ps格式，MAC使用.eps/.ps格式
        ts = turtle.getscreen()
        ts.getcanvas().postscript(file="shield.eps")
        # 启动事件循环，必须是乌龟图形程序中的最后一个语句
        # 如果没有这个语句，代码运行完成后，窗口直接消失。
        turtle.done()
    
    
    def draw_circle(radium):
        '''
        该函数的作用是画一个圆线
        :param radium：半径
        '''
        # 画笔定位到圆点
        turtle.home()
        # 提笔
        turtle.penup()
        # 向前移动指定的半径
        turtle.forward(radium)
        # 落笔
        turtle.pendown()
        # 偏转角度
        turtle.setheading(90)
        # 画一个指定半径的圆
        turtle.circle(radium)
        # 提笔
        turtle.penup()
    
    
    def fill_circle(color, r1):
        '''
        该函数的作用是，画一个圆环，有指定的填充色和半径
        :param color:颜色
        :param r1:半径
        '''
        # 设置画笔颜色
        turtle.pencolor(color)
        # 设置填充颜色
        turtle.fillcolor(color)
        # 开始填充
        turtle.begin_fill()
        # 画圆线
        draw_circle(r1)
        # 结束填充
        turtle.end_fill()
    
    
    def draw_five(color, radium):
        '''
        该函数的作用是画一个五角星
        :param color:颜色
        :para radium:
        '''
        # 画笔定位到圆点
        turtle.home()
        # 提笔
        turtle.penup()
        # 偏转90度
        turtle.setheading(90)
        # 向前移动90个像素
        turtle.forward(radium)
        # 偏转288度
        turtle.setheading(288)
        # 落笔
        turtle.pendown()
        # radians()将角度转换为弧度
        long_side = (math.sin(math.radians(36)) * radium) / math.sin(math.radians(126))
        # 设置画笔颜色
        turtle.pencolor(color)
        # 设置填充颜色
        turtle.fillcolor(color)
        # 开始填充
        turtle.begin_fill()
        for i in range(10):
            turtle.forward(long_side)
            if i % 2 == 0:
                turtle.left(72)
            else:
                turtle.right(144)
        # 结束填充
        turtle.end_fill()
        # 提笔
        turtle.penup()
    
    
    # 运行主函数
    shield()

小猪佩奇

    # coding:utf-8
    
    import turtle as t
    
    # 绘制小猪佩奇# =======================================
    
    t.pensize(4)
    t.hideturtle()
    t.colormode(255)
    t.color((255, 155, 192), "pink")
    t.setup(840, 500)
    t.speed(10)
    
    # 鼻子
    
    t.pu()
    t.goto(-100, 100)
    t.pd()
    t.seth(-30)
    t.begin_fill()
    a = 0.4
    
    for i in range(120):
    
        if 0 <= i < 30 or 60 <= i < 90:
            a = a + 0.08
            t.lt(3)  # 向左转3度
            t.fd(a)  # 向前走a的步长
        else:
            a = a - 0.08
            t.lt(3)
            t.fd(a)
            t.end_fill()
    
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(25)
    t.seth(0)
    t.fd(10)
    t.pd()
    t.pencolor(255, 155, 192)
    t.seth(10)
    t.begin_fill()
    t.circle(5)
    t.color(160, 82, 45)
    t.end_fill()
    
    t.pu()
    t.seth(0)
    t.fd(20)
    t.pd()
    t.pencolor(255, 155, 192)
    t.seth(10)
    t.begin_fill()
    t.circle(5)
    t.color(160, 82, 45)
    t.end_fill()
    
    # 头
    
    t.color((255, 155, 192), "pink")
    
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(41)
    t.seth(0)
    t.fd(0)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.seth(180)
    t.circle(300, -30)
    t.circle(100, -60)
    t.circle(80, -100)
    t.circle(150, -20)
    t.circle(60, -95)
    t.seth(161)
    t.circle(-300, 15)
    t.pu()
    t.goto(-100, 100)
    t.pd()
    t.seth(-30)
    a = 0.4
    
    for i in range(60):
    
        if 0 <= i < 30 or 60 <= i < 90:
    
            a = a + 0.08
            t.lt(3)  # 向左转3度
            t.fd(a)  # 向前走a的步长
        else:
            a = a - 0.08
            t.lt(3)
            t.fd(a)
            t.end_fill()
    
    # 耳朵
    
    t.color((255, 155, 192), "pink")
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(-7)
    t.seth(0)
    t.fd(70)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.seth(100)
    t.circle(-50, 50)
    t.circle(-10, 120)
    t.circle(-50, 54)
    t.end_fill()
    
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(-12)
    t.seth(0)
    t.fd(30)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.seth(100)
    t.circle(-50, 50)
    t.circle(-10, 120)
    t.circle(-50, 56)
    t.end_fill()
    
    # 眼睛
    
    t.color((255, 155, 192), "white")
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(-20)
    t.seth(0)
    t.fd(-95)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.circle(15)
    t.end_fill()
    
    t.color("black")
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(12)
    t.seth(0)
    t.fd(-3)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.circle(3)
    t.end_fill()
    
    t.color((255, 155, 192), "white")
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(-25)
    t.seth(0)
    t.fd(40)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.circle(15)
    t.end_fill()
    
    t.color("black")
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(12)
    t.seth(0)
    t.fd(-3)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.circle(3)
    t.end_fill()
    
    # 腮
    
    t.color((255, 155, 192))
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(-95)
    t.seth(0)
    t.fd(65)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.circle(30)
    t.end_fill()
    
    # 嘴
    
    t.color(239, 69, 19)
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(15)
    t.seth(0)
    t.fd(-100)
    t.pd()
    t.seth(-80)
    t.circle(30, 40)
    t.circle(40, 80)
    
    # 身体
    
    t.color("red", (255, 99, 71))
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(-20)
    t.seth(0)
    t.fd(-78)
    t.pd()
    t.begin_fill()
    t.seth(-130)
    t.circle(100, 10)
    t.circle(300, 30)
    t.seth(0)
    t.fd(230)
    t.seth(90)
    t.circle(300, 30)
    t.circle(100, 3)
    t.color((255, 155, 192), (255, 100, 100))
    t.seth(-135)
    t.circle(-80, 63)
    t.circle(-150, 24)
    t.end_fill()
    
    # 手
    
    t.color((255, 155, 192))
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(-40)
    t.seth(0)
    t.fd(-27)
    t.pd()
    t.seth(-160)
    t.circle(300, 15)
    t.pu()
    t.seth(90)
    t.fd(15)
    t.seth(0)
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    # 脚
    
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    # 尾巴
    
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