python之海龟绘图

1. 基本功能介绍

在海龟作图中，我们可以编写指令让一个虚拟的（想象中的）海龟在屏幕上来回移动。这个海龟带着一只钢笔，我们可以让海龟无论移动到哪都使用这只钢笔来绘制线条。通过编写代码，以各种很酷的模式移动海龟，我们可以绘制出令人惊奇的图片。使用海龟作图，我们不仅能够只用几行代码就创建出令人印象深刻的视觉效果，而且还可以跟随海龟看看每行代码如何影响到它的移动。这能够帮助我们理解代码的逻辑。所以海龟作图也常被用作新手学习 Python 的一种方式。

1.1 Turtle motion (运动控制)

本节中包含了 运动控制 中常用的一些函数

turtle.goto(x,y)

画笔定位到坐标(x,y)

turtle.forward(distance)

向正方向运动 distance 长的距离

turtle.backward(distance)

向负方向运动 distance 长的距离

turtle.right(angle)

向右偏 angle 度

turtle.left(angle)

向左偏 angle 度

turtle.home()

回到原点

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

画圆形 radius 为半径，extent 为圆的角度

turtle.speed(speed)

以 speed 速度运动

看到这么多函数肯定已经头大了，我们以例题来讲解。
首先画一个边长为100的正方形，然后再以半径为50画出其3/4圆。

# 控制画笔的速度
turtle.speed(5)
# 将画笔定位到原点
turtle.goto(0,0)
# 从原点开始，画出一个边长为100的正方形
for i in range(4):
    # 正向运动 100 的距离
    turtle.forward(100)
    # 向右偏 90 度
    turtle.right(90)

# 将画笔定位到原点
turtle.home()
# 画出一个半径为100，占3/4的圆
turtle.circle(50,270)

结果：

1.2 Pen control (画笔控制)

本节包含了对画笔的控制函数，常用的如下：

turtle.pendown()

落笔，在此状态下会画出运动的轨迹

turtle.pendown()

起笔，在此状态下不会画出运动的轨迹

turtle.pensize(width=None)

画笔粗细

turtle.pencolor(*args）

画笔颜色

turtle.fillcolor(*args)

填充颜色

turtle.begin_fill()

开始填充

turtle.end_fill()

结束填充

turtle.write(arg, move=False, align=”left”, font=(“Arial”, 8, “normal”))

写文字

同样，我们以一个例题来讲解。
画一个正方形并填充，最后写一些文字

# 控制画笔颜色
turtle.pencolor('red')
# 落笔
turtle.pendown()
# 设置填充颜色
turtle.fillcolor('blue')
# 开始填充
turtle.begin_fill()
# 从原点开始，画出一个边长为100的正方形
for i in range(4):
    # 正向运动 100 的距离
    turtle.forward(200)
    # 向右偏 90 度
    turtle.right(90)
# 结束填充
turtle.end_fill()
turtle.penup()
turtle.goto(100,-100)
turtle.write('Crossin编程教室')

最后的结果是这样

同时，我们还可以设置画笔打粗细、画笔的速度等属性，

1.3 Window control (视窗控制)

这里有两个常用的函数

turtle.bgcolor(*args)

设置背景颜色

turtle.bgpic(picname=None)

背景图片填充
设置代码如下

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

2. 海龟绘图实例

我们用几个简单的例子讲解海龟绘图的用法。

2.1 用正方形画圆

import turtle
for i in range(360):
    turtle.setheading(i)
    for i in range(4):
        turtle.forward(100)
        turtle.left(90)

360 个正方形每隔 1 度排列，短短几行代码可以生成一个漂亮规则的图形。

2.2 红色的五角星

使用填充功能画出一个大红星

import turtle
turtle.color('red','red')
turtle.begin_fill()
for i in range(5):
    turtle.forward(100)
    turtle.right(144)
turtle.end_fill()

结果如图：

动态时钟

# coding=utf-8

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()

结果是一个动态的时钟，下图只是一个截图