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如果你认为Python 智能做那些冰冷冷的数据处理，那你就错了，Python 也可以做很多有趣的事情，比如同学们最喜欢的画画，Python 也非常“擅长”，它甚至可以绘制出一幅与众不同的画作。那Python 陛下的画作是什么样的呢？

让我们拭目以待吧！

海龟绘图很适合用来引导孩子学习编程。 最初来自于 Wally Feurzeig, Seymour Papert 和 Cynthia Solomon 于 1967 年所创造的 Logo 编程语言。

turtle 模块提供 面向对象 和 面向过程 2种形式的海龟绘图基本组件。由于它使用 tkinter 实现基本图形界面，因此需要安装了 Tk 支持的 Python 版本。

turtle（海龟）是Python内置的一个标准模块，它提供了绘制线、圆以及其它形状的函数，使用该模块可以创建图形窗口，在图形窗口中通过简单重复动作直观地绘制界面与图形。

turtle的使用主要分为以下三个方面：

  • 创建窗口
  • 设置画布
  • 绘制图形
    • 海龟运动
    • 画笔控制
    • 海龟状态
    • 使用事件
    • 特殊海龟方法
    • … Screen 方法…
    • 窗口控制
    • 动画控制
    • 使用屏幕事件
    • 设置与特殊方法
    • 输入方法
    • Screen 专有方法

1. turtle 的坐标系

turtle 坐标系有两个：一个是 (窗口）画布 在整个计算机屏幕中的坐标系，另外一个是 画笔 在整个（窗口）画布中的坐标系。

1.1 画布在屏幕中的坐标系

画布在计算机屏幕中的坐标系如下：

在这里插入图片描述

画布的（0,0） 坐标位于屏幕的左上方。
做小单位为像素。
setup()函数设置画布大小及位置，格式为：

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

参数功能如下：

在这里插入图片描述

参数使用小提示：

  • setup()函数不是必须的，只有当需要改变画布大小或者坐标位置的时候使用；如果没有setup()函数，直接用turtle 进行绘图，画布默认的尺寸为800像素 * 600 像素， 并且位于计算机屏幕的中央。

  • setup()的4个参数，可以没有坐标信息，甚至可以连4个参数都没有。如果4个参数没有，则按照默认尺寸和位置进行设置；

  • setup()前2个参数可以使用小于等于1.0的小数表示，代表的是画布的大小占整个计算机屏幕尺寸的比例。 比如 turtle.setup(1.0, 1.0)代表的是按照屏幕尺寸（宽和高）100%的比例进行设置，turtle.setup(0.5, 0.5)代表的是按照计算机屏幕尺寸的 50%比例缩小画布。

import  turtle

#创建一个宽度为800像素，高度为600像素，并且位于屏幕中心
turtle.setup(800,600)

turtle.done() # mainloop 屏幕事件之主循环，防止窗口一闪而过

1.2 画笔在画布中的坐标系

画笔在画布中的坐标系和画布在屏幕中的坐标系是不一样的，最大的不同是画布的正中是坐标系的原点（0,0），如下所示：

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

让小海龟走到指定的坐标，对应的命令是：turdle.goto(x,y)，坐标的单位为像素。

易错点

  • （1）两个坐标系的原点位置不同，要注意在设置哪个坐标系。
  • （2）setup() 不是必需 的，默认画布尺寸为800像素 * 600像素，而并非400像素 * 300像素。

2. turtle 的画笔的体系

2.1 画笔的命名

在turtle 中可以有多支画笔， 但是每一支画笔都必须要有自己独有的名字，如果只有一支画笔，则不需要命名。

画笔命名函数：turtle.Pen(); 格式为 pen1 = turtle.Pen(), 前面的pen1 为画笔的名称。命名画笔后，该画笔的所有函数均需要在前面加上画笔名称，不能在使用默认的turtle 前缀。

2.2 画笔设置函数

turtle.pensize(a)函数

turtle.width(width=None)

作用：设置画笔的粗细

参数 ：width – 一个正数值, 代表画笔的像素数量

设置线条的粗细为 width 或返回该值。如果 resizemode 设为 “auto” 并且 turtleshape 为多边形，该多边形也以同样组细的线条绘制。如未指定参数，则返回当前的 pensize。

turtle.penup()函数

作用：画笔抬起 – 移动时不画线。

特别说明：抬笔后，画笔的所有操作和移动都不会在画布上留下痕迹。

注意：turtle模块中为penup()和pendown()函数定义了别名，penup()函数的别名为pu(); pendown()函数的别名为pd()。

turtle.pendown()函数

作用：画笔落下 – 移动时将画线。

特别说明：画笔落下后，才能绘制图形。

turtle.hideturtle()

作用：隐藏小海龟，表示不显示小海龟

特别说明：隐藏并不影响小海龟绘图，即隐藏后小海龟还是可以绘图的。

turtle.showturtle(）

作用： 显示小海龟

turtle.shape()和turtle.Turtle()

turtle.shape(name=None)

作用：设置小海龟的形状

参数 :name – 一个有效的形状名字符串。

设置海龟形状为 name 指定的形状名，如未指定形状名则返回当前的形状名。name 指定的形状名应存在于 TurtleScreen 的 shape 字典中。多边形的形状初始时有以下几种: “arrow”, “turtle”, “circle”, “square”, “triangle”, “classic”。

特别说明：默认小海龟的形状为“classic” ；参数作为字符串，所以必须加上引号，例如：turtle.shape("turtle")

write() 函数

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

作用：在小海龟当前位置书写文字

参数：

  • arg – 要书写到 TurtleScreen 的对象
  • move – True/False
  • align – 字符串 “left”, “center” 或 “right”
  • font – 一个三元组 (fontname, fontsize, fonttype)

基于 align (“left”, “center” 或 “right”) 并使用给定的字体将文本 —— arg 的字符串表示形式 —— 写到当前海龟位置。 如果 move 为真值，画笔会移至文本的右下角。 默认情况下 move 为 False。

from turtle import *
import turtle

turtle.setup(800, 600)   # 设置（窗口）画布尺寸大小
turtle.bgcolor("white")  # 设置画布背景为白色

turtle.write("Home = ", True, align="center")  # 参数arg 为字符串
turtle.write((0, 0), True)  # 参数arg 为元组

turtle.done()  # 防止画布一闪而过

效果如下：

在这里插入图片描述

2.3 颜色相关的设置（画布、画笔、图形填充）

turtle.pencolor(color)

作用：设置画笔的颜色

参数 color 有两种表示方式。

  • pencolor(colorstring) — 字符串形式，内容为颜色的英文，字母用小写，如“red”、“green”、“black”等等。
  • pencolor((r, g, b)) — RGB三元组值形式，RGB是工业界的一种颜色标准，数值越大，该颜色越深，如 turtle.pencolor（255, 255, 255）代表的是白色 ，(0, 0, 0)是黑色。注意：在使用RGM三原色时，需要在程序前面声明 turtle.colorcode(255)将颜色设置成RGB模式。

turtle.color(color1, color2)

作用：同时设置画笔及填充的颜色。

参数：第一个参数color1代表的是画笔的颜色，第二个参数color2 代表的是填充的颜色。

特别说明：如果只有一个参数，则代表该颜色既是画笔颜色也是填充颜色。参数color1 和 color2 都可以使用RGB表示。

turtle.fillcolor(color)

作用 ：设置填充颜色

参数：color 代表是填充颜色。

特别说明：填充颜色需要在开始填充前进行声明才有效。参数可以使用RGM模式表示。

turtle.begin_fill()

作用：设置填充的起点，表示开始填充。

特别说明：开始填充和结束填充必须配对使用。

turtle.end_fill()

作用：设置填充的终点，表示结束填充。

特别说明：结束填充和开始填充必须配对使用。

turtle.bgcolor(color)

作用：设置画布的背景颜色。

特别说明：color 为背景颜色的文本名或RGM数值。

易错点

  • (1) 命名多支画笔时必须使用turtle.Pen() ，命名的格式为 a = turtle.Pen() 。这里P 要大写。
  • (2) 所有的颜色设置，均可以用字符串和RGB 两种模式，但是在字符串模式下，颜色名称一定要加引号。
  • (3) 所有的颜色设置也可以用RGB 值来表示。
  • (4) turtle.begin_fill() 函数必须要在开始绘制需要填充的图形前就声明。
  • (5) turtle.Turtle() 命令除了可以设置小海龟的形状外，还可以进行多支画笔的设置。

示例代码：

import turtle

turtle.pensize(5)
turtle.fillcolor("red")     # 开始填充前声明填充颜色
turtle.begin_fill()
turtle.color("yellow")     # 设置画笔和填充颜色都是黄色
turtle.circle(50, steps=6) 
turtle.end_fill()
turtle.hideturtle()

turtle.done()  # 防止画布一闪而过

输出效果：

在这里插入图片描述

3. turtle 的运动体系

3.1 turtle 的相对方向

小海龟（画笔）在画布上是与方向的，默认的小海龟的头部（前方）为屏幕的右侧，尾部（后方）为屏幕的左侧，小海龟的左侧为屏幕的上方。

在这里插入图片描述

小海龟（画笔）的方向会随着画笔的方向改变而改变，所以，该方向为相对方向， 以小海龟的头部所朝向的前方为标准简历新的方向体系。

对应的函数有：

  • turtle.forward(distance)
  • turtle.backward(distance)
  • turtle.circle(radius,extent=None,steps=None)
  • turtle.left(angle)
  • turtle.right(angle)

3.2 turtle 的绝对方向

除了相对于小海龟头部方向的相对方向之外，turtle 还有绝对方向， 其特征如下。

  • （1） 绝对方向是不变的；
  • （2）绝对方向的划分如图。屏幕的右方为 0°起点，也是360°终点；屏幕的上方为90°（逆时针）/-270°（顺时针）；屏幕左侧为180°/-180°；屏幕下方为270° /-90°。

（逆时针：右-上-左-下方向 0°、90°、180°、270°）

在这里插入图片描述

对应的函数有：

  • turtle.setheading(angle) 设置朝向，但不前进

3.3 相关函数

turtle.goto(x, y)

作用：让小海龟直线前进到指定坐标。

参数： （x, y）为目标位置的 x 坐标和y 坐标。

turtle.forward(a)

作用：让小海龟 向前 移动a 个像素。

参数：a 代表的是移动的像素数。

turtle.backward（a）

作用：让小海龟 向后 移动a 个像素。

参数：a 代表的是移动的像素个数。

turtle.left(angle)

作用：让小海龟 向左 转 angle 角度。

参数：angle 代表旋转的角度。

特别说明： 参数为整数，代表 右转；为负数，代表左转。

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

作用：绘制圆或圆弧

参数：

  • radius — 代表的是半径，这个参数必须有；
  • extent — 代表的是弧度，如果没有给定参数，默认为360°；
  • steps — 代表绘制圆或圆弧所需要的边的数量。

特别说明：

  • （1）turtle.circle()中的参数，半径参数为必需的给定，弧度和边数参数是可以选择设定。注意：如果确定了变数参数值，则有两种方法表示：turtle.circle(80, 360, 4) 或 turtle.circle(80, steps = 4)。
  • （2）正多边形的绘制：turtle.circle()可以绘制正多边形，但是要注意：1.绘制正多边形时，turtle.circle()三个参数要完整，都要给定；2.正多边形的边长并不是半径也不是直径，如果不完整，需要按照语法格式补全参数。

示例程序：

import turtle
turtle.color('red')        # 设置画笔颜色和填充颜色都为红色
turtle.pensize(5)          # 设置画笔为5个像素

turtle.circle(100, 360)     # 画圆

turtle.penup() # 抬笔 不绘制线条
turtle.goto(200, 0)# 移动画笔到画布上此坐标
turtle.pendown() # 落笔 开始绘制

turtle.circle(100, 360, 6)   # 绘制 正六边形
#turtle.circle(100, 360, steps=6)

turtle.hideturtle()     # 隐藏小海龟的形状
turtle.done()           # 防止画布一闪而过

输出效果：

在这里插入图片描述

turtle.setheading(angle)

作用：让小海龟转到指定的绝对角度，该函数和前面的 turtle.left(angle)以及turtle.right(angle)最大的不同在于，该函数指转到指定角度，与之前画笔所朝向的方向没有任何关系。

参数：angle 为必需有的参数，代表旋转的绝对角度，参数可以为负数。

特别说明：turtle.setheading()可以简写为 `turtle.seth()。

turtle.speed(a)

作用：设定画笔的运动速度。

参数：a 的数值范围是 0~10 ，数字越大，速度越快，但是最快的是0 而不是10，因为当参数为0 时，turtle 绘图不需要动画。

turtle.dot(size=None, *color)

作用：绘制一个直径为size ，颜色为 color 的圆点。

参数：

  • size — 一个整型数 >= 1 (如果指定）；若size 未指定,则直径取pensize+4 和 2* pensize中较大值。
  • color — 一个颜色字符串或者RGB颜色数值元组

特别说明： a 为圆点的直径，单位为像素。

turtle.home()

作用： 让小海龟返回原点

特别说明： 小海龟返回原点（0， 0）后，方向为初始方向，即屏幕的右方，但是画笔的颜色等设置依然保留。

易错点

-（1）turtle.dot()的参数为直径，而turtle.circle()的参数为半径。
-（2）turtle.seth()的参数为绝对角度，而turtle.left() 和 turtle.right()的参数为相对角度。
-（3）turtle.speed() 的参数范围为0~10 ，最快的是 0 ，最慢的是1 。

4. 其他函数

turtle.rest()

作用：清空画布，并且重置turtle 状态为初始状态

turtle.clear()

作用：清空turtle 窗口，但是turtle 的位置和状态不会改变。

注意：turtle.rest() 和 turtle.clear() 有着本质的区别：前者是完全初始化，画笔的所有设置均恢复到初始状态，但不包括画布的设置（比如画布的大小、画布的背景颜色等）；而后者只轻触画布上的图案，并不改变画笔的设置和位置。

turtle.clone()

作用：创建并返回一个 turtle 的克隆体，该克隆体与 turtle 具有相同的属性。

turtle.stamp()

作用：印章，将小海龟的形状或者绘制的形状作为印章复制到屏幕上，和Scratch中的的印章作用一致。

turtle.screensize(canvwidth, canvheight, bg)

作用：设定画布的尺寸和背景颜色。

参数：一共有3个，前面两个参数设置画布的宽度和高度，第三个参数设定背景颜色。

说明：如果没有参数，则返回当前窗口的宽度和高度。

turtle.mainloop() 和 turtle.done()

作用： 停止画笔绘制，但是窗口不会关闭。由于这是用来停止画笔的，所以必须用在程序的中的最后一个语句。

示例程序：

import turtle

turtle.shape("square")

turtle.home()   # 返回原点
turtle.dot()    # 画点
turtle.stamp()  # 印章

turtle.forward(100)
turtle.setheading(90) # 设置朝向
turtle.stamp()

turtle.forward(100)
turtle.left(90)
turtle.stamp()

turtle.forward(100)
turtle.left(90)
turtle.stamp()

turtle.forward(100)

turtle.done()  # 防止画布一闪而过

输出效果：

在这里插入图片描述

练习

绘制下图。

在这里插入图片描述

（1）画一个有两个直角三角形组成的正方形，边长为180像素。
（2）左上三角形填充为黄色，右下三角形填充为红色。
（3）设置笔画移动速度为1，线条颜色为黑色。
（4）画图结束，隐藏并停止画笔。

示例程序：

import turtle
turtle.speed(1)
turtle.color('black', 'red')    # 设置画笔为黑色，填充颜色为红色
# turtle.fillcolor('red')
turtle.begin_fill()             # 开始填充
turtle.right(90)
turtle.forward(180)
turtle.right(90)
turtle.forward(180)
turtle.goto(0, 0)
turtle.end_fill()               # 结束填充

turtle.color("black", "yellow")
turtle.begin_fill()
turtle.setheading(0)  # 绝对方向 0°， 电脑屏幕正右方
turtle.backward(180)
turtle.right(90)
turtle.forward(180)
turtle.goto(0, 0)
turtle.end_fill()

turtle.hideturtle()     # 隐藏画笔/海龟
turtle.done()           # 防止画布一闪而过

输出效果：

在这里插入图片描述

参考资料

# python
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