Python基本图形绘制库——turtle

(1).介绍

turtle库也叫海龟库，是turtle绘图体系的Python实现。turtle库是Python语言的标准库之一，是入门级的图形绘制函数库。

turtle绘图体系：也叫海龟绘图系统，它是在1969年诞生，主要用于程序设计入门的一种绘图方式。

Python计算生态 = 标准库 + 第三方库

标准库：随解释器直接安装到操作系统中的功能模块。

第三方库：需要经过安装才能使用的功能模块。

turtle官方文档：https://docs.python.org/3/library/turtle.html

(2).原理

turtle（海龟）是真实的存在，可以想象成一只海龟在窗体正中间，由程序控制在画布上游走，走过的轨迹形成了绘制的图形，可以变换海龟的颜色和宽度等。这里海龟就是我们的画笔。

(3).turtle的绘图窗体布局

绘制turtle图形首先需要一个绘图窗体，在操作系统上表现为一个窗口，它是turtle的一个画布空间。在窗口中使用的最小单位是像素，例如要绘制一个100单位长度的直线，就是指100像素长的直线。

在一个操作系统上，将显示器的左上角坐标定义为(0,0)，那么我们将窗体的左上角定义为turtle绘图窗体的坐标原点，相对于整个显示器坐标为(startx,starty)。这里可以使用turtle.setup(width,height,startx,starty)来设置启动窗体的位置和大小，当然setup()函数并不是必须的。而且在setup()函数中startx和starty参数是可选的，如果没有指定这两个参数，那么系统会默认该窗体在显示器的正中心。

　　参数说明：

　　　width和height：如果是整数，则为像素大小；如果是浮点数则为屏幕的百分比。width默认为屏幕的50%，height默认为屏幕的70%。

　　　startx和starty：如果为正，则为距屏幕左侧或顶部的像素长度；如果为负，则为举例屏幕右侧或底部的像素长度；如果为None，则水平或垂直居中。

更多窗体控制请查看turtle官方文档：https://docs.python.org/3/library/turtle.html。

(4).turtle空间坐标体系

 　　在turtle窗体内部形成了一个空间坐标体系，包含绝对坐标和海龟坐标两种。

　1）绝对坐标

 　　对于绝对坐标来讲，turtle也就是海龟最开始出现的地方，即画布的正中心作为绝对坐标的(0,0)。海龟的运行方向向着画布的右侧，所以整个窗体的右方向为x轴，上方向为y轴，由此构成了绝对坐标系。

绝对坐标系在绘图时经常用到，与之相关的最重要的函数是turtle.goto(x,y)，该函数是让任意位置的海龟到达指定位置。

　2）海龟坐标

对于海龟坐标来讲，无论海龟朝向什么方向，海龟当前行进方向都叫前进方向，反方向是后退方向，左侧是左侧方向，右侧是右侧方向

与之相关的常用函数有：turtle.fd(d)，前进d像素距离；turtle.bk(d)，后退d像素距离，海龟方向不变；turtle.circle(r,angle)，以海龟左侧为原点，半径为r像素，行进angle度圆形弧度，并且海龟方向改变angle度，如果没有angle，那么行进一个完整的圆。注意：d、r、angle允许负数，意为反方向

(5).turtle角度坐标体系

turtle建立了一个空间坐标体系，那么在空间坐标中，海龟行进的方向也有一个角度，同样分为绝对角度和海龟角度。

　1）绝对角度

对于绝对角度来讲，绝对坐标的x正轴表示0度或360度，y正轴表示90度或-270度，x负轴表示180度或-180度，y负轴表示270度或-90度。

与之相关的常用函数为turtle.seth(angle)，用于改变海龟行进方向，只改变方向不行进。

　2）海龟角度

对于海龟角度来讲，为了更好的改变海龟的行进方向，使用左右的方式来改变它的行进角度。

与之相关的函数有：turtle.left(angle)和turtle.right(angle)，分别让海龟向左或向右改变行进方向。

(6).turtle的RGB色彩体系

turtle库中采用了计算机最常见的RGB色彩体系，取值范围可以是0-255的整数，也可以是0-1的小数。

常用的RGB色彩如下：

turtle库默认采用RGB的小数值来表示颜色，当然也可以使用函数turtle.colormode(mode)来切换RGB数值模式。当mode为1.0时表示采用小数值来表现RGB，当mode为255时表示采用整数值来表现RGB。

与颜色设置相关的函数：turtle.color()、turtle.pencolor()、turtle.fillcolor()，由于设置画笔颜色和填充色；还有turtle.bgcolor()，设置窗体背景色。

(7).turtle常用函数

注意：设置参数后，如果没有取消或重新设置，那么当前程序内一直有效。

　1）画笔控制函数

turtle.penup()、turtle.pu()、turtle.up()：抬笔，移动时不绘图

turtle.pendown()、turtle.pd()、turtle.down()：落笔，移动时绘图

turtle.pensize(width)、turtle.width(width)：画笔宽度

turtle.pencolor(*args)：如果不给参数，则返回当前画笔颜色，给出参数则是设定画笔颜色。设置颜色有三种方式的参数，pencolor(colorstring)、pencolor((r,g,b))和pencolor(r,g,b)

　2）运动控制函数

turtle.forward(distance)、turtle.fd(distance)：前进distance像素<br />

turtle.backward(distance)、turtle.bk(distance)、turtle.back(distance)：后退distance像素

turtle.circle(r,angle)：以画笔（海龟）左侧为圆心，半径为r像素，画angle度的圆形。注意：海龟方向同时发生angle度变化

turtle.goto(x,y)、setpos(x,y)、setposition(x,y)：由当前坐标前往指定坐标，这里使用绝对坐标，但画笔方向不会改变

　3）方向控制函数

turtle.setheading(angle)、turtle.seth(angle)：以绝对角度改变方向

turtle.left(angle)、turtle.lt(angle)：以海龟角度向左改变方向

turtle.right(angle)、turtle.rt(angle)：以海龟角度向右改变方向

　4）更多

更多函数请前往官方文档查看：https://docs.python.org/3/library/turtle.html

(8).实例

　1）绘制一个正方形

import turtle
turtle.pensize(2)
for i in range(4):
    turtle.fd(150)
    turtle.left(90)
turtle.end()

效果图：

　2）绘制一个正六边形

import turtle
turtle.pensize(2)
for i in range(6):
    turtle.fd(150)
    turtle.left(60)
turtle.done()

效果图

　3）绘制一个如图所示的风轮

import turtle
turtle.pensize(2)
for i in range(4):
    turtle.fd(150)
    turtle.left(90)
    turtle.circle(150,-45)
    turtle.goto(0,0)
    turtle.left(45)

　4）绘制一个如图所示的太阳花

from turtle import *
color(‘red‘, ‘yellow‘)  #设置画笔颜色为红色，填充色为黄色
begin_fill()    #开始填充，必须与end_fill()一起使用
while True: #循环，这里是死循环，通过下方if语句控制跳出循环
    forward(200)    #前进200像素
    left(170)   #海龟角度，左转170度
    if abs(pos()) < 1:  #abs()返回绝对值，pos()返回当前坐标点，合起来是(0,0)到当前坐标的长度，用于判断是否回到(0,0)
        break  #跳出循环
end_fill()  #结束填充，运行到这里才会填充颜色
done()  #结束后停留在当前窗口

　5）绘制一个玫瑰花

import turtle

turtle.speed(5)
# 设置初始位置
turtle.penup()
turtle.goto(0,200)
turtle.pendown()
# 花蕊
turtle.fillcolor("red")
turtle.begin_fill()
turtle.circle(10,180)
turtle.circle(25,110)
turtle.left(50)
turtle.circle(60,45)
turtle.circle(20,170)
turtle.right(24)
turtle.fd(30)
turtle.left(10)
turtle.circle(30,110)
turtle.fd(20)
turtle.left(40)
turtle.circle(90,70)
turtle.circle(30,150)
turtle.right(30)
turtle.fd(15)
turtle.circle(80,90)
turtle.left(15)
turtle.fd(45)
turtle.right(165)
turtle.fd(20)
turtle.left(155)
turtle.circle(150,80)
turtle.left(50)
turtle.circle(150,90)
turtle.end_fill()

# 花瓣1
turtle.left(150)
turtle.circle(-90,70)
turtle.left(20)
turtle.circle(75,105)
turtle.setheading(60)
turtle.circle(80,98)
turtle.circle(-90,40)

# 花瓣2
turtle.left(180)
turtle.circle(90,40)
turtle.circle(-80,98)
turtle.setheading(-83)

# 叶子1
turtle.fd(30)
turtle.left(90)
turtle.fd(25)
turtle.left(45)
turtle.fillcolor("green")
turtle.begin_fill()
turtle.circle(-80,90)
turtle.right(90)
turtle.circle(-80,90)
turtle.end_fill()  

turtle.right(135)
turtle.fd(60)
turtle.left(180)
turtle.fd(85)
turtle.left(90)
turtle.fd(80)  

# 叶子2
turtle.right(90)
turtle.right(45)
turtle.fillcolor("green")
turtle.begin_fill()
turtle.circle(80,90)
turtle.left(90)
turtle.circle(80,90)
turtle.end_fill()

turtle.left(135)
turtle.fd(60)
turtle.left(180)
turtle.fd(60)
turtle.right(90)
turtle.circle(200,60)
turtle.done()

效果图如下：

　6）樱花树（大佬NB！！）

import turtle as T
import random
import time

# 画樱花的躯干(60,t)
def Tree(branch, t):
    time.sleep(0.0005)
    if branch > 3:
        if 8 <= branch <= 12:
            if random.randint(0, 2) == 0:
                t.color(‘snow‘)  # 白
            else:
                t.color(‘lightcoral‘)  # 淡珊瑚色
            t.pensize(branch / 3)
        elif branch < 8:
            if random.randint(0, 1) == 0:
                t.color(‘snow‘)
            else:
                t.color(‘lightcoral‘)  # 淡珊瑚色
            t.pensize(branch / 2)
        else:
            t.color(‘sienna‘)  # 赭(zhě)色
            t.pensize(branch / 10)  # 6
        t.forward(branch)
        a = 1.5 * random.random()
        t.right(20 * a)
        b = 1.5 * random.random()
        Tree(branch - 10 * b, t)
        t.left(40 * a)
        Tree(branch - 10 * b, t)
        t.right(20 * a)
        t.up()
        t.backward(branch)
        t.down()

# 掉落的花瓣
def Petal(m, t):
    for i in range(m):
        a = 200 - 400 * random.random()
        b = 10 - 20 * random.random()
        t.up()
        t.forward(b)
        t.left(90)
        t.forward(a)
        t.down()
        t.color(‘lightcoral‘)  # 淡珊瑚色
        t.circle(1)
        t.up()
        t.backward(a)
        t.right(90)
        t.backward(b)

# 绘图区域
t = T.Turtle()
# 画布大小
w = T.Screen()
t.hideturtle()  # 隐藏画笔
t.getscreen().tracer(5, 0)
w.screensize(bg=‘wheat‘)  # wheat小麦
t.left(90)
t.up()
t.backward(150)
t.down()
t.color(‘sienna‘)

# 画樱花的躯干
Tree(60, t)
# 掉落的花瓣
Petal(200, t)
w.exitonclick()

效果图如下：

参考：https://www.cnblogs.com/chen0307/articles/9645138.html

　https://blog.csdn.net/as_csdn/article/details/93086075

　https://blog.csdn.net/weixin_43943977/article/details/102691392

　https://blog.csdn.net/sandalphon4869/article/details/99443949