1．问题描述
使用Python的turtle（海龟绘图）模块提供的函数绘制直线。
2．问题分析
一幅复杂的图形通常都可以由点、直线、三角形、矩形、平行四
边形、圆、椭圆和圆弧等基本图形组成。其中的三角形、矩形、平行
四边形又可以由直线组成，而直线又是由两个点确定的。
我们使用Python的turtle模块所提供的函数来绘制直线。在使用之
前我们先介绍一下turtle模块的相关知识点。
turtle模块提供面向对象和面向过程两种形式的海龟绘图基本组
件。面向对象的接口类如下：
1）TurtleScreen类：定义图形窗口作为绘图海龟的运动场。它的
构造器需要一个tkinter.Canvas或ScrolledCanvas作为参数。应在turtle作
为某个程序的一部分时使用。
Screen()函数返回一个TurtleScreen子类的单例对象。该函数在
turtle作为独立绘图工具时使用。作为一个单例对象，其所属的类是不
可以被继承的。
TurtleScreen/Screen的所有方法还存在对应的函数，即作为面向过
程的接口组成部分。
2）RawTurtle类：定义海龟对象在TurtleScreen上绘图。它的构造
器需要一个Canvas、ScrolledCanvas或TurtleScreen作为参数，以指定
RawTurtle对象在哪里绘图。从RawTurtle派生出子类Turtle，该类对象
在Screen实例上绘图，如果实例不存在，则会自动创建。
下面分类介绍常用的turtle方法。
（1）海龟动作
首先介绍常用的移动和绘制相关的方法。
·turtle.forward(distance)：参数distance是一个整型或浮点型数值，
该方法用于设置画笔前进distance指定的距离，方向为画笔的朝向，可
简写为turtle.fd(distance)。
·turtle.backward(distance)：参数distance是一个整型或浮点型数
值，该方法用于设置画笔后退distance指定的距离，方向与画笔的朝向
相反，可简写为turtle.bk(distance)或turtle.back(distance)。
·turtle.right(angle)：参数angle是一个整型或浮点型数值，该方法
用于设置画笔右转angle个单位，单位默认为角度，可简写为
turtle.rt(angle)。
·turtle.left(angle)：参数angle是一个整型或浮点型数值，该方法用
于设置画笔左转angle个单位，单位默认为角度，可简写为
turtle.lt(angle)。
·turtle.goto(x,y=None)|setpos(x,y=None)|setposition(x,y=None)：参
数x是一个数值或数值对/向量，而参数y是一个数值或None，该方法用
于设置画笔移动到一个绝对坐标，如果画笔已落下将会画线，它不会
改变海龟的朝向。
·turtle.setx(x)：参数x是一个整型或浮点型数值，该方法用于设置
海龟的横坐标为x，纵坐标保持不变。
·turtle.sety(y)：参数y是一个整型或浮点型数值，该方法用于设置
海龟的纵坐标为y，横坐标保持不变。
·turtle.setheading(to_angle)：参数to_angle是一个整型或浮点型数
值，该方法用于设置画笔的朝向为to_angle，可简写为
turtle.seth(to_angle)。
·turtle.home()：该方法设置画笔返回原点(0,0)，并设置朝向为初始
方向。
·turtle.circle(radius,extent=None,steps=None)：用于绘制圆形。参数
radius是一个数值，表示所画圆的半径。extent是一个数值或None，为
一个夹角，用来决定绘制圆的一部分，如果不指定extent参数，则会绘
制整个圆；如果*extent不是完整圆周，则以当前画笔位置为一个端点
绘制圆弧。如果radius为正值则朝逆时针方向绘制圆弧，否则朝顺时针
方向绘制圆弧。最终海龟的朝向会依据extent的值而改变。圆实际是以
其内切正多边形来近似表示的，其边的数量由steps指定，如果未指定
边数则会自动确定。此方法也可用来绘制正多边形。
·turtle.dot(size=None,*color)：参数size是一个大于等于1的整型
数；参数color是一个颜色字符串或颜色数值元组，用于设置颜色。该
方法用于绘制一个直径为size、颜色为color的圆点。
·turtle.stamp()：该方法用于绘制一个海龟形状，返回该印章的
stamp_id。
·turtle.clearstamp(stamp_id)：参数stamp_id是一个整型数，它必须
是之前调用stamp()方法返回的一个数值，该方法用于删除stamp_id指
定的印章。
·turtle.clearstamps(n=None)：参数n是一个整型数或是None，该方
法用于删除全部或前/后n个海龟印章。如果n为None，则删除全部印
章；如果n>0，则删除前n个印章；如果n<0，则删除后n个印章。
·turtle.undo()：该方法用于撤销最近的一个（或多个）海龟动作。
·turtle.speed(speed=None)：参数speed是一个0～10范围内的整型数
或速度字符串，该方法用于设置海龟的移动速度。移动速度范围是0～
10，速度值从1到10，画线和海龟转向的动画效果逐级加快；当参数
speed为0时，表示没有动画效果。具体的速度字符串与速度值的对应
关系如下：
·"fastest"：0，最快。
·"fast"：10，快。
·"normal"：6，正常。
·"slow"：3，慢。
·"slowest"：1，最慢。
下面介绍常用的获取海龟的状态的方法。
·turtle.position()：返回海龟当前的坐标(x,y)，可简写为pos()。
·turtle.towards(x,y=None)：参数x是一个数值或数值对/矢量，或是
一个海龟实例，而参数y的取值取决于x，如果x是一个数值，则y就是
一个数值，否则y为None。该方法返回海龟当前位置到(x,y)位置或其
他海龟位置这条直线的夹角。
·turtle.xcor()：返回海龟的x坐标。
·turtle.ycor()：返回海龟的y坐标。
·turtle.heading()：返回海龟当前的朝向。
·turtle.distance(x,y=None)：参数x是一个数值或数值对/矢量，或是
一个海龟实例，而参数y是一个数值，如果x是一个数值，否则为
None。该方法返回海龟与给定(x,y)位置，给定矢量或给定其他海龟之
间的距离。
下面介绍常用的度量单位设置相关的方法。
·turtle.degrees(fullcircle=360.0)：参数fullcircle是一个数值，该方法
用于设置角度的度量单位，即设置一个圆周为多少度，默认值为
360°。
·turtle.radians()：用于设置角度的度量单位为弧度，其值等于
degrees(2*math.pi)。
（2）画笔控制
下面介绍常用的设置绘图状态的方法。
·turtle.pendown()：设置画笔落下，画笔在移动时将会画线，可简
写为turtle.pd()或turtle.down()。
·turtle.penup()：设置画笔抬起，画笔在移动时不画线，可简写为
turtle.pu()或turtle.up()。
·turtle.pensize(width=None)和turtle.width(width=None)：参数width
是一个正数值，该方法用于设置画笔的粗细为width或返回该值。
·turtle.pen(pen=None,**pendict)：参数pen是一个包含部分或全部
下列键的字典，pendict是一个或多个以下列键为关键字的关键字参
数。该方法返回或设置画笔的属性，以一个包含以下键值对的“画笔字
典”表示。
·"shown"：True/False；
·"pendown"：True/False；
·"pencolor"：颜色字符串或颜色元组；
·"fillcolor"：颜色字符串或颜色元组；
·\"pensize"：正数值；
·"speed"：0～10范围内的数值；
·"resizemode"："auto"、"user"或"noresize"；
·\"stretchfactor"：(正数值,正数值)；
·"outline"：正数值；
·"tilt"：数值。
这个字典可以作为pen()函数的参数，为画笔设置多个属性。
·turtle.isdown()：返回一个布尔值，如果画笔落下，则返回True，
如果画笔抬起，则返回False。
下面介绍常用的颜色控制相关的方法。
·turtle.color(*args)：用于返回或设置画笔颜色和填充颜色。参数
args有多种输入格式，具体如下：
·color()：返回以一对颜色描述字符串或元组表示的当前画笔颜色
和填充颜色，两者可分别由pencolor()和fillcolor()返回。
·color(colorstring)、color((r,g,b))和color(r,g,b)：输入格式与
pencolor()相同，同时设置填充颜色和画笔颜色为指定的值。
·color(colorstring1,colorstring2)和color((r1,g1,b1),(r2,g2,b2))：相当
于pencolor(colorstring1)加fillcolor(colorstring2)，使用其他输入格式的
方法也与之类似。
·turtle.pencolor(*args)：用于返回或设置画笔颜色，参数args具有4
种输入格式，具体如下：
·pencolor()：返回以颜色描述字符串或元组表示的当前画笔颜色，
可用作其他color/pencolor/fillcolor调用的输入。
·pencolor(colorstring)：设置画笔颜色为colorstring指定的Tk颜色描
述字符串，例如"red"、"yellow"或"#33cc8c"。
·pencolor((r,g,b))：设置画笔颜色为以r,g,b元组表示的RGB颜色。
r,g,b的取值范围应为0～colormode，colormode的值为1.0或255。
·pencolor(r,g,b)：设置画笔颜色为以r,g,b表示的RGB颜色。r,g,b的
取值范围应为0～colormode。
·turtle.fillcolor(*args)：用于返回或设置填充颜色。参数args具有多
种输入格式，具体如下：
·fillcolor()：返回以颜色描述字符串或元组表示的当前填充颜色，
可用作其他color/pencolor/fillcolor调用的输入。
·fillcolor(colorstring)：设置填充颜色为colorstring指定的Tk颜色描
述字符串，例如"red"、"yellow"或"#33cc8c"。
·fillcolor((r,g,b))：设置填充颜色为以r,g,b元组表示的RGB颜色。
r,g,b的取值范围应为0～colormode，colormode的值为1.0或255。
·fillcolor(r,g,b)：设置填充颜色为r,g,b表示的RGB颜色。r,g,b的取
值范围应为0～colormode。
下面介绍常用的与填充相关的方法。
·turtle.filling()：返回一个布尔值，表示填充状态。填充为True，
否则为False。
·turtle.begin_fill()：在绘制要填充的形状之前调用。
·turtle.end_fill()：填充上次调用begin_fill()之后绘制的形状。
下面介绍常用的与绘图控制相关的方法。
·turtle.reset()：重置。该方法用于从屏幕中删除海龟的绘图，海龟
回到原点并设置所有变量为默认值。
·turtle.clear()：清空。该方法用于从屏幕中删除指定海龟的绘图。
不移动海龟，海龟的状态和位置以及其他海龟的绘图不受影响。
·turtle.write(arg,move=False,align="left",font=("Arial",8,"normal"))：
参数arg表示要书写到TurtleScreen的对象，是一个字符串；move是一
个布尔值（True/False），如果move为True，画笔会移动到文本的右下
角，默认move为False；align是一个字符串，用于指定对齐方式，其值
可以是"left"、"center"或"right"；font用于指定文本字体，是一个三元
组(fontname,fontsize,fonttype)。该方法用于书写文本，将arg指定的字
符串书写到当前海龟位置。
（3）海龟状态
下面介绍与海龟可见性相关的方法。
·turtle.showturtle()：使得海龟可见，可简写为turtle.st()。
·turtle.hideturtle()：使得海龟不可见，可简写为turtle.ht()。
·turtle.isvisible()：返回一个布尔值，表示海龟是否可见。返回
True表示海龟可见，返回False表示海龟不可见。
下面介绍与海龟外观相关的方法。
·turtle.shape(name=None)：参数name是一个有效的形状名字符
串。该方法用于设置海龟形状为name指定的形状名，如果没有指定参
数name，则会返回当前的形状名。参数name指定的形状名应存在于
TurtleScreen的shape字典中。多边形的形状初始值包
括"arrow"、"turtle"、"circle"、"square"、"triangle"和"classic"。
·turtle.resizemode(rmode=None)：参数rmode是一个字符串，其值
可以是"auto"、"user"或"noresize"之一。该方法用于设置大小调整模
式。如果没有指定参数rmode，则返回当前的大小调整模式。大小调
整模式含义如下：
·"auto"：根据画笔粗细值调整海龟的外观。
·"user"：根据拉伸因子和轮廓宽度（outline）值调整海龟的外
观，两者是由shapesize()设置的。
·"noresize"：不调整海龟的外观大小。
·turtle.shapesize(stretch_wid=None,stretch_len=None,outline=None)
和turtle.turtlesize(stretch_wid=None,stretch_len=None,outline=None)：这
两个方法作用相同，其中参数stretch_wid是一个正数值，为垂直于其
朝向的宽度拉伸因子；stretch_len是一个正数值，为平行于其朝向的长
度拉伸因子，决定形状轮廓线的粗细；outline是一个正数值。这两个
方法用于返回或设置画笔的x/y拉伸因子和轮廓。当且仅当大小调整模
式设为"user"时海龟会基于其拉伸因子调整外观。
·turtle.shearfactor(shear=None)：参数shear是一个可选的数值，该
方法用于设置或返回当前的剪切因子。根据shear指定的剪切因子，即
剪切角度的切线来剪切海龟形状，不改变海龟的朝向（移动方向）。
如未指定shear参数，则返回当前的剪切因子，即剪切角度的切线，与
海龟朝向平行的线条将被剪切。
·turtle.settiltangle(angle)：参数angle是一个数值。该方法用于旋转
海龟形状使其指向angle指定的方向，忽略其当前的倾角，不改变海龟
的朝向（移动方向）。
·turtle.tilt(angle)：参数angle是一个数值。该方法用于设置海龟形
状自其当前的倾角转动angle指定的角度，但不改变海龟的朝向（移动
方向）。
（4）使用事件
下面介绍几个常用的使用事件的方法。
·turtle.onclick(fun,btn=1,add=None)：参数fun是一个函数，调用时
将传入两个参数，表示在画布上单?的坐标；btn是一个鼠标按钮编
号，默认值为1，表示鼠标左键；add是一个布尔值（True/False），如
果为True则添加一个新绑定，否则将取代先前的绑定。该方法将fun指
定的函数绑定到鼠标单?此海龟事件。如果fun值为None，则移除现有
的绑定。
·turtle.onrelease(fun,btn=1,add=None)：该方法的参数含义与
turtle.onclick()方法的相同。该方法表示将fun指定的函数绑定到在此海
龟上释放鼠标按键事件。如果fun值为None，则移除现有的绑定。
·turtle.ondrag(fun，btn=1,add=None)：该方法的参数与
turtle.onclick()方法和turtle.onrelease()方法的参数含义相同。该方法表
示将fun指定的函数绑定到在此海龟上移动鼠标事件。如果fun值为
None，则移除现有的绑定。
（5）特殊海龟方法
下面介绍几个特殊海龟的方法。
·turtle.begin_poly()：用于开始记录多边形的顶点。当前海龟的位
置为多边形的第一个顶点。
·turtle.end_poly()：用于停止记录多边形的顶点。当前海龟的位置
为多边形的最后一个顶点，它将连线到第一个顶点。
·turtle.get_poly()：用于返回最新记录的多边形。
·turtle.clone()：用于创建并返回海龟的克隆体，具有相同的位置、
朝向和海龟属性。
·turtle.getturtle()和turtle.getpen()：返回海龟对象自身，常用来作为
一个函数返回“匿名海龟”。
·turtle.getscreen()：用来返回作为海龟绘图场所的TurtleScreen类对
象。该对象将可调用TurtleScreen方法。
·turtle.setundobuffer(size)：参数size是一个整型数值或None。该方
法用于设置或禁用撤销缓存区。如果size为一个整型数值，则将开辟
一个指定大小的空缓冲区。size表示可使用undo()方法撤销的海龟命令
的次数上限。如果size为None，则禁用撤销缓冲区。
·turtle.undobufferentries()：该方法用于返回撤销缓冲区里的条目
数。
·turtle.done():该方法用于关闭turtle，表示绘图完成。
关于turtle模块的更多其他方法在此就不介绍了，感兴趣的读者请
自行查阅相关的API文档。
3．算法设计
在前面的问题分析中，我们介绍了turtle模块的大部分绘图函数，
有了这些函数作为基础，下面就来分析本节我们要解决的问题。
要绘制直线，需要用到前面提到的以下几个方法。
·turtle.penup()：画笔抬起。
·turtle.color()：设置海龟或画笔颜色。
·turtle.goto()：画笔移动到一个坐标位置。
·turtle.pendown()：画笔落下。
4．完整的程序
根据上面的分析，编写程序如下：

#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
# @author : liuhefei
# @desc: 画直线
import turtle
if __name__ == "__main__":
# 绘制折线
turtle.penup() # 提笔
turtle.color('green', 'red')
turtle.goto(100, 100)
turtle.pendown() # 落笔
turtle.goto(100, -100)
turtle.goto(-100, -100)
turtle.goto(-100, 100)
turtle.goto(100, 100)
turtle.goto(5, 215)
turtle.goto(-108, 90)
turtle.done()

在PyCharm下运行程序，结果如图11.1所示。

 5．拓展训练
使用turtle绘制直线，并计算点(x1,y1)到点(x4,y4)之间的距离。
根据前面讲解的turtle模块的相关函数方法，直接进行绘制。
完整的代码如下：

#!/usr/bin/python3
# -*- coding: utf-8 -*-
# @author : liuhefei
# @desc: 绘图，计算(x1,y1)到(x4,y4)的距离
import turtle
import math
if __name__=="__main__":
# 定义多个点的坐标
x1, y1 = 100, 100
x2, y2 = 100, -100
x3, y3 = -100, -100
x4, y4 = -100, 100
x5, y5 = 100, 100
# 绘制折线
turtle.penup() # 提笔
turtle.goto(x1, y1)
turtle.pendown() # 落笔
turtle.goto(x2, y2)
turtle.goto(x3, y3)
turtle.goto(x4, y4)
turtle.goto(x5, y5)
# 计算起始点和终点的距离
distance = math.sqrt((x1-x4)**2 + (y1-y4)**2)
turtle.write(distance)
turtle.done()

在PyCharm下运行程序，结果如图11.2所示。