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Python少儿编程
第六章 会画画的“小海龟”
目录
1.1
“小海龟”的自我介绍
1.2
“小海龟”的画布
1.3
“小海龟”的画笔
1.4
多彩的图画
PART 01
“小海龟”的自我介绍
“小海龟”的自我介绍
1
turtle图形库源于1967年诞生的Logo语言，是Python有趣的绘图工具。turtle库因其简单便捷的图形化方法和立即反馈式的绘画效果，大大增强了编程的趣味性，也因此成为Python编程初学者的首选。
turtle库的使用原理其实很简单，我们可以把它想象成一只在沙滩上爬行的小海龟，在它的身后会留下深深的轨迹，沙滩就是画布，轨迹就是图形。在计算机中，可以把窗口看作画布，程序就是指挥员，控制小海龟在窗口上移动，经过的轨迹就是图形。
利用turtle库，可以绘制各种简单到复杂的图形，如图6-1所示。
图6-1 利用turtle库绘制的图形
“小海龟”的自我介绍
1
就是标准坐标系，即以绘图界面的中心点为坐标原点(0,0)，以x坐标正方向为0度角，逆时针旋转。turtle库中默认使用standard模式。
（1）standard模式
（2）logo模式
（3）world模式
是以绘图界面的中心点为坐标原点(0,0)，以y坐标正方向为0度角，顺时针旋转。
使用用户自定义的“世界坐标系”。
turtle库的坐标和角度系统
PART 02
“小海龟”的画布
“小海龟”的画布
2
导入turtle库后直接运行程序，会默认创建一个空白窗口，其绘图区域（即画布）使用直角坐标系（x坐标和y坐标）描述位置，原点在中心。turtle库提供了多种函数用于设置窗口，如表6-1所示。
表6-1 turtle库提供的用于设置窗口的函数
“小海龟”的画布
2
【例6-1】 设置窗口的背景颜色和图片。
【参考代码】
import turtle #导入turtle库
turtle.setup(500, 500) #设置窗口大小
turtle.bgcolor('Green') #设置窗口背景颜色
turtle.bgpic('蝴蝶.gif') #设置背景图片
turtle.done() #完成
“小海龟”的画布
2
【运行结果】 程序运行结果如图6-2所示。
图6-2 例6-1程序运行结果
【程序说明】 使用turtle库绘制图形时，程序最后须使用done()函数使程序暂停，停止画笔绘制，但不关闭绘图窗口。
PART 03
“小海龟”的画笔
移动画笔
3.1
turtle库提供了多种函数用于移动画笔，使其在画布上绘制图形，常用的函数如表6-2所示。
表6-2 turtle库提供的用于移动画笔常用的函数
移动画笔
3.1
表6-2 turtle库提供的用于移动画笔常用的函数（续）
移动画笔
3.1
表6-2 turtle库提供的用于移动画笔常用的函数（续）
移动画笔
3.1
【例6-2】 绘制五角星。
【问题分析】 创建变量distance表示五角星的边长，然后循环5次绘制边。循环中使用forward()函数前进distance，然后使用right()函数右转144度。其中，144度为五角星的外角角度，其计算方法为180 180/5，180/5为五角星的内角角度。
【参考代码】
import turtle #导入turtle库
turtle.shape('turtle') #设置为海龟形状
distance = 200 #设置前进距离
for i in range(5): #循环5次
turtle.forward(distance) #前进distance
turtle.right(144) #右转144度
turtle.done() #完成
移动画笔
3.1
【运行结果】 程序运行结果如图6-3所示。
图6-3 例6-2程序运行结果
【程序说明】 此案例中可使用多种函数移动画笔，改变朝向时也可左转，只是绘制的五角星的方向不同。
控制画笔
3.2
绘制图形时，有时需要移动画笔，但不想留下轨迹，此时可以通过控制画笔的抬起和落下来实现。此外，还可以设置画笔的颜色和粗细，turtle库中常用的控制画笔的函数如表6-3所示。
表6-3 turtle库中常用的控制画笔的函数
控制画笔
3.2
【例6-3】 绘制一条逐渐变粗的红色虚线。
【问题分析】 虚线由多段短的空白和短线组成，可以使用循环实现。在循环中，使用pensize()函数的返回值加0.2设置下一次短线的粗细，然后画笔放下，绘制长度为5的短线后画笔抬起，画笔前进5，完成一次绘制。
【参考代码】
import turtle #导入turtle库
turtle.shape('turtle') #设置为海龟形状
turtle.pencolor('Red') #设置画笔颜色为红色
控制画笔
3.2
【参考代码】（续）
for i in range(20): #循环20次
turtle.pensize(turtle.pensize() + 0.2) #设置画笔粗细
turtle.pendown() #画笔落下
turtle.forward(5) #前进5
turtle.penup() #画笔抬起
turtle.forward(5) #前进5
turtle.done() #完成
【运行结果】 程序运行结果如图6-4所示。
图6-4 例6-3程序运行结果
画圈
3.3
turtle库提供了circle()函数用于绘制圆，其语法格式如下。
circle(radius, extent=None, steps=None)
其中，radius表示半径；extent表示夹角，用于绘制圆的一部分，如果缺省，则绘制整个圆，如果不是完整的圆周（360的倍数），则以当前画笔位置为端点绘制圆弧；steps表示边的数量，由于圆实际是内切正多边形近似得到的，所以此方法也可用于绘制正多边形，边数由steps决定。
绘制圆时，如果radius为正值表示逆时针方向绘制圆，否则表示顺时针方向绘制圆，最终画笔的朝向会依据extent的值改变。
画圈
3.3
【例6-4】 绘制圆、正五边形、圆弧和五边弧线。
【参考代码】
import turtle #导入turtle库
turtle.circle(50) #绘制半径为50的圆
turtle.penup() #画笔抬起
turtle.forward(150) #前进150
turtle.pendown() #画笔落下
turtle.circle(50, steps=5) #绘制半径为50的正五边形
turtle.penup() #画笔抬起
turtle.forward(150) #前进150
turtle.pendown() #画笔落下
turtle.circle(50, 180) #绘制半径为50，夹角为180度的圆弧
画圈
3.3
【参考代码】（续）
turtle.penup() #画笔抬起
turtle.home() #回到原点
turtle.forward(450) #前进450
turtle.pendown() #画笔落下
turtle.circle(50, 180, 5) #绘制半径为50，夹角为180度，边数为5的弧线
turtle.done() #完成
【运行结果】 程序运行结果如图6-5所示。
图6-5 例6-4程序运行结果
画圈
3.3
【程序说明】 从运行结果可以看出，第1次调用circle()函数时只有radius参数（50），绘制的是一个圆；第2次调用circle()函数时有radius和steps参数（50和5），绘制的是一个正五边形；第3次调用circle()函数时有radius和extent参数（50和180），绘制的是一个180度的圆弧；第4次调用circle()函数时有radius、extent和steps参数（50、180和5），绘制的是一个180度的五边弧线。
turtle库还提供了dot()函数用于绘制圆点，其语法格式如下。
turtle.dot(size=None, *color)
其中，size表示圆点直径，缺省时，size取pensize+4和2*pensize中的较大值；color表示圆点颜色，缺省时为当前画笔颜色。绘制圆点时，当前画笔位置为圆心。
画圈
3.3
【例6-5】 绘制圆和圆点。
【参考代码】
import turtle #导入turtle库
turtle.circle(50) #绘制半径为50的圆
turtle.dot(50) #绘制直径为50的圆点
turtle.done() #完成
【运行结果】 程序运行结果如图6-6所示。
图6-6 例6-5程序运行结果
【程序说明】 从运行结果可以看出，虽然circle()和dot()函数的参数相同，都为50，但在circle()函数中表示半径，而在dot()函数中表示直径，所以圆和圆点的大小不同。
写字
3.4
write(arg,move=False,align='left',font=('Arial',8,'normal'))
turtle库提供了write()函数用于写字，其语法格式如下。
其中，arg表示文字；move表示画笔是否跟随文字移动到文字右下角，如果为True则移动；align表示对齐方式，为一个字符串，可取值“left”“center”或“right”；font表示字体格式，为一个元组，包括字体、大小和类型。
写字
3.4
【例6-6】 “小海龟”的自我介绍。
【问题分析】 首先，设置字体，并抬起画笔不画线，写第1行字；然后，画笔右转90度，前进30（向下移一行）后，写第2行字；最后，画笔前进30后，写第3行字。
【参考代码】
import turtle #导入turtle库
font1 = ('黑体', 14, 'normal') #设置字体
turtle.penup() #画笔抬起
turtle.write('大家好,', True, font=font1) #写第1行字
turtle.right(90) #右转90度
turtle.forward(30) #前进30
turtle.write('我是小海龟,', True, font=font1) #写第2行字
写字
3.4
【参考代码】（续）
turtle.forward(30) #前进30
#写第3行字
turtle.write('我可以帮大家绘制各种漂亮的图形哦！', True, font=font1)
turtle.done() #完成
【运行结果】 程序运行结果如图6-7所示。
图6-7 例6-6程序运行结果
【程序说明】 从运行结果可以看出，画笔右转90度后，朝向变为南，但是显示的字还是从左到右，且画笔跟随文字移动到右下角。
PART 04
多彩的图画
多彩的图画
4
turtle库还提供了fillcolor(*args)函数设置或返回图形的填充颜色，其中，args表示填充的颜色，它有下面4种格式。
（1）调用本身、bgcolor()函数或pencolor()函数的返回值。
（2）指定的Tk标准颜色字符串，如“Red”（红色）、“Yellow”（黄色）、“#ff0000”（红色）等。
（3）r、g、b元组表示的RGB颜色，如fillcolor((1.0,0,0))。r、g、b取值范围为0～colormode，其中，colormode的值为1.0或255。如果colormode的值取255，须先使用colormode(255)函数设置颜色模式为255，且r、g、b须为整数。
（4）r、g、b表示的RGB颜色，如fillcolor(1.0,0,0)。
turtle库还提供了color(*args)函数同时设置或返回画笔和填充颜色。如果只有一个参数，表示画笔和填充颜色相同；如果有两个参数，则第一个参数表示画笔颜色，第二个参数表示填充颜色。
多彩的图画
4
【例6-7】 绘制不同颜色花瓣的6花瓣图形。
【问题分析】 首先进行初始化设置（圆弧半径radius为150，花瓣数n为6，画笔颜色为红色）；然后计算圆弧夹角extent和正多边形的内角angle，其中，extent=360/n，angle=(n 2)*180/n；最后循环绘制6个花瓣。
其中，一个花瓣的绘制过程为：首先随机生成r、g、b，并设置填充颜色；接着绘制半径为radius、夹角为extent度的圆弧，并左转angle度后，再绘制半径为radius、夹角为extent度的圆弧；然后左转180度；最后填充颜色。
多彩的图画
4
【参考代码】
import turtle #导入turtle库
import random #导入random库
radius = 150 #初始化圆弧半径为150
n = 6 #初始化花瓣数为6
extent = 360/n #计算绘制圆弧的夹角
angle = (n-2)*180/n #计算正n边形的内角
turtle.colormode(255) #设置颜色模式为255
turtle.pencolor('Red') #设置画笔颜色为红色
多彩的图画
4
【参考代码】（续）
for i in range(n): #循环n次
r = random.randint(0, 255) #生成1～255的随机整数并赋给r
g = random.randint(0, 255) #生成1～255的随机整数并赋给g
b = random.randint(0, 255) #生成1～255的随机整数并赋给b
turtle.fillcolor(r, g, b) #设置填充颜色为随机生成的r、g、b
turtle.begin_fill() #开始填充
turtle.circle(radius, extent) #绘制半径为radius的extent度圆弧
turtle.left(angle) #左转angle度
turtle.circle(radius, extent) #绘制半径为radius的extent度圆弧
turtle.left(180) #左转180度
turtle.end_fill() #结束填充
turtle.done() #完成
多彩的图画
4
【运行结果】 程序运行结果如图6-8所示。
图6-8 例6-7程序运行结果
多彩的图画
4
【例6-8】 根据输入的边数绘制彩色螺旋线。
【问题分析】 螺旋线可以看作是由逐渐变大的多边形交叉螺旋而成。例如，边数为5时，效果如图6-9所示。
首先，设置颜色列表，包含6种颜色；然后，定义函数spirals(n)循环画线（n取值2～6，循环变量为x）绘制螺旋线，循环中选择列表中的颜色（索引为x%n）设置为画笔颜色后，画笔前进2*x像素，再左转360/n+1度（正n边形的外角为360/n度，由于螺旋线应向外扩展，所以左转角度为外角度数加1度）；最后输入边数，调用spirals()函数。
多彩的图画
4
图6-9 5边彩色螺旋线
多彩的图画
4
【参考代码】
import turtle as t #导入turtle库为t
#创建颜色列表
colors = ['Red', 'Black', 'Purple', 'Blue', 'Green', 'Brown']
def spirals(n): #定义spirals()函数，参数为边数
t.tracer(False) #不显示绘制过程
for x in range(360): #循环360次
t.pencolor(colors[x % n]) #设置画笔颜色
t.forward(2 * x) #前进x的2倍
#左转正n边形的外角度数加1度，形成交叉螺旋
t.left(360 / n + 1)
t.tracer(True) #显示绘制轨迹
n = int(input('请输入边数：')) #输入边数
spirals(n) #调用spirals()函数
t.done() #完成
多彩的图画
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【运行结果】 运行程序，输入边数（3或6），绘制结果如图6-10所示。
图6-10 例6-8程序运行结果
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