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🥭本文内容：Python 海龟绘图：turtle库的使用

1.turtle简介

turtle库是turtle绘图体系Python的实现，turtle库是python的标准库之一，属于入门级的图形绘制函数库。
turtle库绘制原理：有一只海龟在窗体正中心，在画布上游走，走过的轨迹形成了绘制的图形，海龟由程序控制，可以自由改变颜色、方向宽度等。

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

2.turtle基础知识

2.1 画布

画布（canvas）就是turtle为我们展开用于绘图区域，我们可以设置它的大小和 初始位置。
我们可以通过screensize函数来设置画布的大小和背景颜色：

 turtle.screensize(canvwidth=None, canvheight=None, bg=None)

其中 screensize函数的三个参数分别表示画布的宽、高和背景颜色。
或者通过setup函数来设置：

 turtle.setup(width=0.5, height=0.75, startx=None, starty=None)

其中参数 width， height：输入宽和高为整数时, 表示像素；为小数时，表示占据电脑屏幕的比例。
( startx， starty): 这一坐标表示矩形窗口左上角顶点的位置，如果为空，则窗口位于屏幕中心。

2.2 画笔

2.2.1 画笔的状态

在画布上，默认有一个坐标原点为画布中心的坐标轴，坐标原点上有一只面朝x轴正方向小乌龟。
这里我们描述小乌龟时使用了两个词语：坐标原点(位置)，面朝x轴正方向(方向)， turtle绘图中，就是使用位置方向描述小乌龟(画笔)的状态。

2.2.2 画笔的属性

画笔有宽度、颜色、 移动速度三个属性，分别可以通过以下函数来设置：

函数	描述
turtle.pensize()	设置画笔的宽度。
turtle.pencolor()	没有参数时，返回当前画笔颜色；<br/>传入参数时，设置画笔颜色。
turtle.speed(speed)	设置画笔移动速度，数字越大越快，当速度为0时为最快速。

2.2.3 绘图命令

操纵海龟绘图有着许多的命令，这些命令主要可以划分为3种：一种为 画笔运动命令，一种为 画笔控制命令，还有一种是 全局控制命令。

2.2.3.1 画笔运动命令

画笔运动命令如下：

命令	描述
turtle.forward(distance)	向当前画笔方向移动distance像素长度
turtle.backward(distance)	向当前画笔相反方向移动distance像素长度
turtle.right(degree)	顺时针移动degree°
turtle.left(degree)	逆时针移动degree°
turtle.pendown()<br/>或turtle.pd()	移动时绘制图形，缺省时也为绘制
turtle.goto(x,y)	将画笔移动到坐标为x,y的位置
turtle.penup()<br/>或turtle.pu()	提起笔移动，不绘制图形，用于另起一个地方绘制
turtle.circle()	画圆，半径为正(负)，表示圆心在画笔的左边(右边)画圆
setx( )	将当前x轴移动到指定位置
sety( )	将当前y轴移动到指定位置
setheading(angle)	设置当前朝向为angle角度
home()	设置当前画笔位置为原点，朝向水平向右
dot(r)	绘制一个指定直径和颜色的圆点

值得一提的是 circle()函数：

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

它包含三个参数：

radius表示半径，半径为正(负)，表示圆心在画笔的左边(右边)画圆；

extent表示角度，360为一个整圆；

step为3时，表示绘制三角形。

2.2.3.2 画笔控制命令

画笔控制命令如下：

命令	描述
turtle.fillcolor(colorstring)	绘制图形的填充颜色
turtle.color(color1, color2)	同时设置pencolor=color1, fillcolor=color2
turtle.filling()	返回当前是否在填充状态
turtle.begin_fill()	准备开始填充图形
turtle.end_fill()	填充完成
turtle.hideturtle()	隐藏画笔的turtle形状
turtle.showturtle()	显示画笔的turtle形状

2.2.3.3 全局控制命令

全局控制命令如下：

命令	描述
turtle.clear()	清空turtle窗口，但是turtle的位置和状态不会改变
turtle.reset()	清空窗口，重置turtle状态为起始状态
turtle.undo()	撤销上一个turtle动作
turtle.isvisible()	返回当前turtle是否可见
stamp()	复制当前图形
turtle.write(s [,font=("font-name",font_size,"font_type")])	写文本，s为文本内容，font是字体的参数，分别为字体名称，大小和类型；font为可选项，font参数也是可选项

2.2.3.4 其他命令

除了上述的三种命令外，turtle库中还要一些不常用的命令：

命令	描述
turtle.mainloop()或turtle.done()	启动事件循环，调用Tkinter的mainloop函数。<br/>必须是海龟图形程序中的最后一个语句。
turtle.mode(mode=None)	设置海龟模式（“standard”，“logo”或“world”）并执行重置。如果没有给出模式，则返回当前模式。
turtle.delay(delay=None)	设置或返回以毫秒为单位的绘图延迟。
turtle.begin_poly()	开始记录多边形的顶点。当前的海龟位置是多边形的第一个顶点。
turtle.end_poly()	停止记录多边形的顶点。当前的海龟位置是多边形的最后一个顶点。将与第一个顶点相连。
turtle.get_poly()	返回最后记录的多边形。

3.代码实例

3.1 哆啦A梦

下面的程序可以绘制出哆啦A梦：

import turtle

# 创建哆啦A梦
doraemon = turtle.Turtle()
doraemon.speed(10)


def draw_eye_white_circle(x):
    doraemon.goto(x, 80)
    doraemon.pendown()
    doraemon.color('black')
    doraemon.begin_fill()
    doraemon.circle(15)
    doraemon.color('white')
    doraemon.end_fill()


def draw_eye_black_circle(x):
    doraemon.goto(x, 90)
    doraemon.color('black')
    doraemon.begin_fill()
    doraemon.begin_fill()
    doraemon.circle(6)
    doraemon.end_fill()
    doraemon.penup()


# 画蓝色圆
doraemon.color('#0093dd')
doraemon.begin_fill()
doraemon.circle(60)
doraemon.end_fill()

# 画白色圆
doraemon.begin_fill()
doraemon.circle(50)
doraemon.color('white')
doraemon.end_fill()

# 画右眼白
draw_eye_white_circle(15)

# 画右眼黑
draw_eye_black_circle(6)

# 画左眼白
draw_eye_white_circle(-15)

# 画左眼黑
draw_eye_black_circle(-24)

# 画鼻子
doraemon.goto(0, 60)
doraemon.pendown()
doraemon.color('#c70000')
doraemon.begin_fill()
doraemon.circle(8)
doraemon.end_fill()

doraemon.color('black')
# 设置朝向（对应上北下南，左西右东）
# 0 为东，90 为北，180 为西，270 为南（同 -90）
doraemon.setheading(-90)
# 沿着刚刚设定的朝下方向绘制 40px
doraemon.forward(40)
doraemon.penup()

# 画嘴巴
doraemon.goto(-30, 40)
doraemon.pendown()
doraemon.circle(30, 180)
doraemon.penup()
doraemon.goto(0, 0)

turtle.Screen().exitonclick()

效果图：

3.2 动态时钟

下面的程序可以绘制出动态时钟：

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)



# 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()

静态效果图：

3.3 小樱花树

下面的程序可以绘制出小樱花树：

import turtle
import random

# 画樱花的躯干(60,t)


def Tree(branch, t):
    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')  # 赭色
            t.pensize(branch / 10)
        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 = turtle.Turtle()
# 画布大小
w = turtle.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：

3.4 飘落樱花树

下面的程序可以绘制出飘落樱花树（绘制时间较长，默认隐藏绘制过程）：

from turtle import *
from random import *
from math import *

def tree(n,l):
    pd()#下笔
    #阴影效果
    t = cos(radians(heading()+45))/8+0.25
    pencolor(t,t,t)
    pensize(n/3)
    forward(l)#画树枝

    if n>0:
        b = random()*15+10 #右分支偏转角度
        c = random()*15+10 #左分支偏转角度
        d = l*(random()*0.25+0.7) #下一个分支的长度
        #右转一定角度,画右分支
        right(b)
        tree(n-1,d)
        #左转一定角度，画左分支
        left(b+c)
        tree(n-1,d)
        #转回来
        right(c)
    else:
        #画叶子
        right(90)
        n=cos(radians(heading()-45))/4+0.5
        pencolor(n,n*0.8,n*0.8)
        circle(3)
        left(90)
        #添加0.3倍的飘落叶子
        if(random()>0.7):
            pu()
            #飘落
            t = heading()
            an = -40 +random()*40
            setheading(an)
            dis = int(800*random()*0.5 + 400*random()*0.3 + 200*random()*0.2)
            forward(dis)
            setheading(t)
            #画叶子
            pd()
            right(90)
            n = cos(radians(heading()-45))/4+0.5
            pencolor(n*0.5+0.5,0.4+n*0.4,0.4+n*0.4)
            circle(2)
            left(90)
            pu()
            #返回
            t=heading()
            setheading(an)
            backward(dis)
            setheading(t)
    pu()
    backward(l)#退回

bgcolor(0.5,0.5,0.5)#背景色
ht()#隐藏turtle
speed(0)#速度 1-10渐进，0 最快
tracer(0,0)#注释本行可以显示出绘制过程
pu()#抬笔
backward(100)
left(90)#左转90度
pu()#抬笔
backward(300)#后退300
tree(12,100)#递归7层
done()

效果图：

3.5 圣诞树

下面的程序可以绘制出圣诞树（绘制时间较长，默认隐藏绘制过程）：

from turtle import *
import random

n = 100.0

speed(0)
screensize(bg='seashell')
tracer(0, 0) # 注释本行显示绘制过程
left(90)
forward(3*n)
color("orange", "yellow")
begin_fill()
left(126)

for i in range(5):
    forward(n/5)
    right(144)
    forward(n/5)
    left(72)
end_fill()
right(126)

color("dark green")
backward(n*4.8)
def tree(d, s):
    if d <= 0: return
    forward(s)
    tree(d-1, s*.8)
    right(120)
    tree(d-3, s*.5)
    right(120)
    tree(d-3, s*.5)
    right(120)
    backward(s)
tree(15, n)
backward(n/2)

for i in range(200):
    a = 200 - 400 * random.random()
    b = 10 - 20 * random.random()
    up()
    forward(b)
    left(90)
    forward(a)
    down()
    if random.randint(0, 1) == 0:
            color('tomato')
    else:
        color('wheat')
    circle(2)
    up()
    backward(a)
    right(90)
    backward(b)

done()

效果图：

Python 海龟绘图：turtle库的使用

1.turtle简介

2.turtle基础知识

2.1 画布

2.2 画笔

2.2.1 画笔的状态

2.2.2 画笔的属性

2.2.3 绘图命令

2.2.3.1 画笔运动命令

2.2.3.2 画笔控制命令

2.2.3.3 全局控制命令

2.2.3.4 其他命令

3.代码实例

3.1 哆啦A梦

3.2 动态时钟

3.3 小樱花树

3.4 飘落樱花树

3.5 圣诞树

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