Python绘图模块 -- turtle

Turtle

turtle 是 Python 中自带的绘图模块，最初来自于 Wally Feurzeig, Seymour Papert 和 Cynthia Solomon 于 1967 年所创造的 Logo 编程语言。
你可以使用 turtle 控制画笔在画板上画画。而这个画笔是有形状的，默认是一个小箭头，我们可以使用 turtle.shape(‘turtle’) 将其设成一个小海龟。除了变成小海龟外，还支持传入：

• ‘arrow’（箭头）
• ‘circle’（圆）
• ‘circle’（圆）
• ‘triangle’（三角形）
• ‘classic’（经典）

默认状态下，我们的画笔是落在画板最中间的，并以此为原点形成了一个坐标系，单位是像素。并且我们根据“上北下南左西右东”的惯例标注四个方向。实际上这个坐标系是不显示的，但我们要知道小海龟实际上是在坐标系内移动的。

小海龟头的朝向是前方（默认朝东），我们可以调用 turtle.forward(3) 让小海龟前进 3 像素，也就是小海龟移动到了坐标系中 (3, 0) 的位置。因为我们的画笔默认是落下的，因此在移动的过程中会留下一道轨迹，即一条长 3 像素的直线。
除了前进之外，当然也有后退。调用 turtle.backward(3) 即可让小海龟向后倒退 3 像素，移动到坐标系中 (-3, 0) 的位置，同样也会留下一条长 3 像素的直线。

注意：后退后小海龟的朝向是不变的。

画笔的颜色默认是黑色的，我们可以使用 turtle.color(‘red’) 改成红色的。当然，你也可以使用 turtle.color(‘yellow’) 改成黄色，使用 turtle.color(‘pink’) 改成粉色等等。
除了使用颜色的英文外，我们还能传入 16 进制的 RGB 色值。RGB 色值能表示出 1600 多万种颜色，比如 #000000 表示黑色，#FFFFFF 表示白色，#FF0000 表示红色等。

现在我们尝试用小乌龟画一个100像素长的直线

import turtle
turtle.shape('turtle')
turtle.color('brown')
turtle.backward(100)
# turtle.forward(100)
turtle.done()

结果：

注意点：
①这个地方前进后退都可以
②画完图之后一定记得要turtle.done()，否则程序在画完之后会立即退出，你会看不到结果，造成一种闪退的假象。

让小海龟转弯

转弯其实很简单，分为左转和右转。

• 左转是 turtle.left()
• 右转是 turtle.right()

它俩的参数是角度，比如 turtle.right(90) 表示右转 90 度。同理，turtle.left(90) 表示左转 90 度。
转向后，小海龟的朝向就变了。再调用 turtle.forward() 会朝着转向后小海龟头指着的方向前进。

我们可以试着画一个正方形：

import turtle

turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.right(90)
turtle.forward(100)
turtle.right(90)

#简化一下
import turtle

for i in range(4):
  turtle.forward(100)
  turtle.right(90)

结果：

turtle.left() 和 turtle.right() 每次转向都是根据当前朝向来转的，当多次转向后你可能就不知道现在朝向哪了。因此，我们还可以使用 turtle.setheading() 来直接设置朝向。turtle.setheading() 的参数也是角度，只是这个角度对应的朝向是固定的。具体对应方式如下图所示：

因此，我们可以直接调用 turtle.setheading(0) 让小海龟朝东，调用 turtle.setheading(180) 让小海龟朝西。当然，0 到 360 度之间的角度都是可以的，调用 turtle.setheading(45) 可以让小海龟朝向东北方向。

之前显示小海龟是为了方便理解朝向，现在弄清楚了朝向我们就可以将小海龟隐藏了。隐藏小海龟可以加快绘图的速度，并且最后画出的图上也不会有个小海龟影响画风。
要隐藏小海龟非常的简单，只要调用 turtle.hideturtle() 即可。当你想再次显示小海龟时，调用 turtle.showturtle() 即可。

画一颗五角星

五角星每个角的度数都是 36 度，用 180 - 36 得到对应的补角为 144 度。如下图所示：

五角星的五条线的长度是一样的，并且角度也一样。那么，我们就可以用循环来画五角星。五角星要画 5 条线，因此要循环 5 次。每次循环都除了画一条线，还要旋转特定的角度。从上图可知，每次向右旋转 144 度即可。所以画五角星的代码如下：

import turtle

turtle.color('red')
turtle.hideturtle()

for i in range(5):
  turtle.forward(100)
  turtle.right(144)

结果：

在这个基础上我们还可以给五角星上色。
相关方法：
①turtle.color() 会将画笔颜色和填充颜色都设置成一个
②turtle.fillcolor() 能单独设置填充颜色
③turtle.pencolor() 单独设置画笔颜色
④turtle.begin_fill() 开始填充
⑤turtle.end_fill() 结束填充

我们只要在画五角星之前调用 turtle.begin_fill()，在画完五角星之后调用 turtle.end_fill()，我们画的五角星就会被填充上我们设置好的颜色了。

import turtle

turtle.color('red')
turtle.hideturtle()

turtle.begin_fill()  # 开始填充
for i in range(5):
  turtle.forward(100)
  turtle.right(144)
turtle.end_fill()  # 结束填充

结果：

移动五角星

你可能已经发现了，这颗五角星有些“歪”，不在画板的正中间。如果我们脑补出坐标系的话，我们的五角星处于的位置其实是下面这样的：

因此，我们需要将我们的五角星先左移再上移，让五角星处于坐标系的中间，就像下面这样：

我们做不到直接移动五角星，但我们可以移动画笔的初始位置。只要将画笔的初始位置往左上方移动一点，这样我们的五角星就处于坐标系的最中间了。上图中画笔的初始位置在坐标系中大概是 (-50 ,20)，我们可以调用 turtle.goto(-50, 20) 来移动画笔的位置。

turtle.goto(x, y)
将画笔移动到指定位置
第一个参数是 x 轴的坐标，第二个参数是 y 轴的坐标。

但直接移动画笔位置是有问题的，因为我们的画笔一直处于落下的状态，移动的过程中也会画出一条直线。我们可以调用 turtle.penup() 将画笔抬起，这样移动的过程中就不会画线。等需要时再调用 turtle.pendown() 将画笔落下开始绘图。

turtle.penup() 将画笔抬起
turtle.pendown() 将画笔落下

所以，将边长为 100 像素的五角星移动坐标系中央的完整代码如下：

import turtle

turtle.color('red')
turtle.hideturtle()
turtle.penup()
turtle.goto(-50, 20)
turtle.pendown()

turtle.begin_fill()
for i in range(5):
  turtle.forward(100)
  turtle.right(144)
turtle.end_fill()

#一闪一闪亮晶晶
我们还可以画一堆星星，实现“一闪一闪亮晶晶，满天都是小星星”的效果~✨
因为画的星星比较多，我们先把之前画五角星的代码封装成一个函数：

import turtle

def draw_star():
  turtle.color('white')
  turtle.hideturtle()
  turtle.begin_fill()
  for i in range(5):
    turtle.forward(10)
    turtle.right(144)
  turtle.end_fill()

星星的光是白色的，因此我将颜色设置成了白色（white）。并且，因为是小星星，我将边长设成了 10 像素。画一个小星星的方法搞定了，接下来是画满天星，就画 50 个吧！满天星的位置都是随机的，我们需要用到 random 模块生成随机位置。
随机画 50 颗小星星的代码如下：

import turtle
from random import randint

def draw_star():
  turtle.color('white')
  turtle.hideturtle()
  turtle.begin_fill()
  for i in range(5):
    turtle.forward(10)
    turtle.right(144)
  turtle.end_fill()

for i in range(50):
  turtle.speed(0)  # 最快速
  turtle.penup()
  x = randint(-150, 150)  # x 轴
  y = randint(-100, 100)  # y 轴
  turtle.goto(x, y)
  turtle.pendown()
  draw_star()

上述代码涉及的方法：
①turtle.speed(x)
控制绘图速度
turtle.speed(x) 的参数是 0-10 的整数，其中 1-10 数字越大，绘图速度越快。1 最慢，10 最快，默认是 6。而 0 表示没有动画效果，因此 0 比 10 的速度还要快。
②turtle.write()
在画板上写字
参数为要写的内容。我们还能设置字的字体、大小等，比如turtle.write(‘By CSDN’, font = (‘SimHei’, 12, ‘bold’))，font 参数是个元组，其中第一个是字体，第二个是字体大小，最后一个是字重。

完整代码：

import turtle
from random import randint

def draw_star():
  turtle.color('black')
  turtle.hideturtle()
  turtle.begin_fill()
  for i in range(5):
    turtle.forward(10)
    turtle.right(144)
  turtle.end_fill()

for i in range(50):
  turtle.speed(0)
  turtle.penup()
  x = randint(-150, 150)
  y = randint(-100, 100)
  turtle.goto(x, y)
  turtle.pendown()
  draw_star()

turtle.penup()
turtle.goto(0, -130)
turtle.pendown()
turtle.write('By CSDN',  font = ('SimHei', 12, 'bold'))

结果：