【Python】 标准库turtle（海龟函数画图）

一.turtle基础知识和相关命令

• 画布–通过turtle.screensize（w，h，bg）设置画布的宽、高和背景颜色。
• 画笔–可以设置画笔的状态属性等，具体关于画笔的命令见下表。
• 坐标–绝对坐标：以画布中心为坐标原点（0，0），画笔运动以坐标值来指定；相对坐标：以海龟当前位置为参考（初始为坐标原点），通过海龟接下来的运动来控制画笔

turtle库是Python自带的标准库，可以直接导入（import）后调用其中的命令。
表一：画笔运动命令

命令	功能说明
turtle.forward(x)或turtle.fd(x)	向当前画笔方向移动x像素长度
turtle.backward(x) 或 turtle.bk(x)或 turtle.back(x)	向当前画笔的相反方向移动x像素长度
turtle.right(degree)或turtle.rt(degree)	画笔方向顺时针移动degree度
turtle.left(degree) 或turtle.lt(degree)	画笔方向逆时针移动degree度
turtle.tilt( degree)	将画笔方向按顺时针旋转degree度
turtle.setheading(angle) 或turtle.seth(angle)	设置画笔当前朝向为angle角度
turtle.pendown( )或turtle.pd( )或turtle.down( )	落下画笔，移动时绘制图形，缺省时也为绘制
turtle.penup( )或turtle.pu( )或turtle.up( )	提起画笔移动，不绘制图形，用于另起一个地方绘制
turtle.goto(x,y) 或turtle.steps(x,y)或turtle.setpositon(x,y)	将画笔移动到坐标为x，y的位置
turtle.circle(radius，extend=None，steps=None )	以给定半径画圆。参数：radius–半径为正（负）表示圆心在画笔的左边（右边）画圆；extend–弧度，可选参数；steps–可选参数，做半径为radius的圆的内切正多边形。steps为多边形的边数。
turtle.setx(m )	将当前x轴移动到指定坐标m处，画笔落下时沿途会绘制
turtle.sety(n)	将当前y轴移动到指定坐标n处，画笔落下时沿途会绘制
turtle.home( )	将当前画笔移动到原点处，画笔朝向东，画笔落下时沿途会绘制
turtle.dot ( r [，‘color’/ (R,G,B) ])	绘制一个指定直径和颜色的圆点,颜色缺省时默认为当前画笔颜色，指定颜色时可以是‘red’这样的字符串形式也可以是（R，G，B）元组形式

表二：画笔控制命令和画笔属性

命令	功能说明
turtle.position()或turtle.pos()	返回画笔的当前位置
turtle.xcor( )	返回当前的x坐标
turtle.ycor( )	返回当前的y坐标
turtle.filllcolor（‘color’）	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( ) 或turtle.ht( )	隐藏画笔的turtle形状
turtle.showturtle( )或turtle.st( )	显示画笔的turtle形状
turtle.pensize( )	设置线条的粗细。参数：width–一个正数
turtle.pencolor( )	，没有参数传入时返回当前画笔的颜色，传入参数设置护臂颜色，可以是字符串’color’形式，也可以是RGB3元组形式
turtle.speed(speed)	设置画笔移动速度，画笔绘制的速度范围[0,10]整数
turtle.degrees( )	设置一整圈的度数。默认是360度。
turtle.radians( )	将角度测量单位设置为弧度。相当于degrees(2*math.pi)
turtle.shape( )	设置乌龟的图形形状，取“arrow”，“turtle”，“circle”，“square”，“triangle”，“classic”
turtle.shapesize( )或turtle.turtlesize( )	返回画笔的属性。

表三：全局控制命令

命令	功能说明
turtle.screensize（w，h，bg）	设置画布的宽（单位像素）、高、背景颜色；当没有参数输入时返回默认大小
turtle.setup(w,h)	w,h输入宽、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
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
turtle.stamp( )	复制当前图形到画布上，返回stamp_id.可以调用，可以删除。
turtle.clearstamp( )	删除stamp()返回的值。
turtle.write(s [,font=(’‘font-name’’,font-size,’‘font-type’’)])	写文本，s为文本内容，font是字体参数
turtle.towards(x,y)	返回当前位置同指定位置（x，y）之间的角度
turtle.heading( )	返回当前的方向值
turtle.distance( )	返回x，y两个点之间的直线距离
turtle.shearfactor( )	设置或返回当前的剪切因子
turtle.tiltangle( )	设置或返回当前的倾斜角度
turtle.onclick( )	鼠标点击事件。参数：fun----一个带有两个参数的函数，这些参数将与画布上单点击的坐标一个调用。num—鼠标按钮数量，默认为1（鼠标左键）。add—为True的时候将添加新的绑定，否则替换以前的绑定。
turtle.onrelease( )	鼠标释放事件。参数同点击事件
turtle.ondrag( )	鼠标移动事件。参数同点击事件
turtle.clone( )	创建并返回具有相同位置等等属性的乌龟克隆
turtle.getturtle( )或turtle. getpen( )	获取turtle对象本身
turtle.getscreen( )	返回正在绘制的对象
turtle.setundobuffer( )	设置或禁用中断器。参数：size—整数。如果大小是None则禁用缓冲区。
turtle.bgcolor( )	设置或返回当前的TurtleScreen的背景颜色
turtle.bgpic( )	设置背景图片。参数：picname-文件名
turtle.ontimer	定时器
turtle.textinput( ) 或turtle.numinput( )	弹出一个输入字符串和数字的窗口。

表四：其他命令

命令	功能说明
turtle.mainloop( ) 或turtle.done( )	启动事件循环-调用Tkinter中的mainloop函数。这个语句必须是乌龟图形程序中的最后一个语句
turtle.mode(mode=None)	设置乌龟模式（standard，logo或world）并执行重置。如果没有给出模式则返回当前模式。
turtle.delay(delay=None)	设置或返回以毫秒为单位的绘图延迟
turtle.begin_poly( )	开始记录多边形的顶点，当前乌龟位置是多边形的第一个顶点
turtle.end_poly( )	停止记录多边形的顶点，当前乌龟位置是多边形的最后一个顶点
turtle.get_poly( )	返回最后记录的多边形

二.实例

1.树形一

from turtle import *
from random import *
from math import *
 
def tree(n, l):
    pd()
    t = cos(radians(heading() + 45)) / 8 + 0.25
    pencolor(t, t, t)
    pensize(n / 4)
    forward(l)
    if n > 0:
        b = random() * 15 + 10
        c = random() * 15 + 10
        d = l * (random() * 0.35 + 0.6)
        right(b)
        tree(n - 1, d)
        left(b + c)
        tree(n - 1, d)
        right(c)
    else:
        right(90)
        n = cos(radians(heading() - 45)) / 4 + 0.5
        pencolor(n, n, n)
        circle(2)
        left(90)
    pu()
    backward(l)
 
bgcolor(0.5, 0.5, 0.5)
ht()
speed(0)
tracer(0, 0)
left(90)
pu()
backward(300)
tree(13, 100)
done()

效果图：

2.树形2

from turtle import *
 
# 设置色彩模式是RGB:
colormode(255)
 
lt(90)
 
lv = 14
l = 120
s = 45
 
width(lv)
 
# 初始化RGB颜色:
r = 0
g = 0
b = 0
pencolor(r, g, b)
 
penup()
bk(l)
pendown()
fd(l)
 
def draw_tree(l, level):
    global r, g, b
    # save the current pen width
    w = width()
 
    # narrow the pen width
    width(w * 3.0 / 4.0)
    # set color:
    r = r + 1
    g = g + 2
    b = b + 3
    pencolor(r % 200, g % 200, b % 200)
 
    l = 3.0 / 4.0 * l
 
    lt(s)
    fd(l)
 
    if level < lv:
        draw_tree(l, level + 1)
    bk(l)
    rt(2 * s)
    fd(l)
 
    if level < lv:
        draw_tree(l, level + 1)
    bk(l)
    lt(s)
 
    # restore the previous pen width
    width(w)
 
speed("fastest")
 
draw_tree(l, 4)
 
done()

效果图：
3.时钟

import turtle
from datetime import *
 
# 抬起画笔，向前运动一段距离放下
def Skip(step):
    turtle.penup()
    turtle.forward(step)
    turtle.pendown()
 
def mkHand(name, length):
    # 注册Turtle形状，建立表针Turtle
    turtle.reset()
    Skip(-length * 0.1)
    # 开始记录多边形的顶点。当前的乌龟位置是多边形的第一个顶点。
    turtle.begin_poly()
    turtle.forward(length * 1.1)
    # 停止记录多边形的顶点。当前的乌龟位置是多边形的最后一个顶点。将与第一个顶点相连。
    turtle.end_poly()
    # 返回最后记录的多边形。
    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")
    # 建立三个表针Turtle并初始化
    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)
   
    # 建立输出文字Turtle
    printer = turtle.Turtle()
    # 隐藏画笔的turtle形状
    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():
    # 绘制表针的动态显示
    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后继续调用tick
    turtle.ontimer(Tick, 100)
 
def main():
    # 打开/关闭龟动画，并为更新图纸设置延迟。
    turtle.tracer(False)
    Init()
    SetupClock(160)
    turtle.tracer(True)
    Tick()
    turtle.mainloop()
 
if __name__ == "__main__":
    main()

效果图：
4.螺旋线

import turtle
turtle.speed("fastest")
turtle.pensize(2)
for x in range(100):
    turtle.forward(2*x)
    turtle.left(91)
turtle.done()

效果图：（可以尝试修改代码绘制彩色螺旋线）
5.黄金螺旋线（斐波那契螺旋线）

from turtle import *
#import cmath
speed(10)
pensize(5)
 
#判断较小整数的函数
def little(a,b):
    if a<b:
        return a
    else:
        return b
#初始点
#矩形
x0 = 250
y0 = 150
r= little(2*x0,2*y0)
 
#定义绘制、填充1/2正方形及扇形的函数
def square_sector(r,color_couple):
    color("black",color_couple[0])
    begin_fill()
    #顺时针画1/2正方形
    #for i in range(2):
    fd(r)
    rt(90)
    fd(r)
    end_fill()
    #顺时针画剩余1/2正方形及1/4圆弧
    color("black",color_couple[1])
    begin_fill()
    for i in range(2):
        rt(90)
        fd(r)
    rt(90)
    circle(-r,90)
    end_fill()
 
 
#黄金比例
#golden_ratio = (cmath.sqrt(5)-1)/2#can't convert complex to int
golden_ratio = 0.618
 
 
#5组填充色——[color_rect,color_arc]#1/2矩形，扇形
color_ls = [["#8F653B","#EDCB67"],["#B58539","#7D6A98"],\
            ["#FAC374","#56ACA9"],["#D87D84","#DA8F3C"],["#769A43","#CF4749"]]
 
pu()
goto(x0,y0)#矩形的右上顶点,默认初始角度0
pd()
seth(-90)
#循环绘制、填充矩形及扇形
for i in range(5):
    r = 300*(golden_ratio**i)#边长
    #rt(90)#"正方形圆弧图块整体"右转90度绘制
    square_sector(r,color_ls[i])
 
hideturtle()
done()

效果图：

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Python绘图Turtle库详解
python 学习笔记（三）—turtle库的使用（超详细）

以上示例代码整理于多名博主的博文，侵删！
关于turtle库的其他许多绘图命令尚未整理完全，之后会陆续在此篇博客更新。