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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；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() 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() 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。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：
```python
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：
![哆啦A梦](https://ucc.alicdn.com/images/user-upload-01/79e8c6b3fc07421cad649a6388371904.jpeg)
---
## 3.2 动态时钟
>下面的程序可以绘制出动态时钟：
```python
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：
```python
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：
![樱花树](https://ucc.alicdn.com/images/user-upload-01/9074cf90b57147b091ad1a764b336f34.jpeg)
---
## 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）：
```python
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）：
```python
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(n4.8)
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：

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Python 海龟绘图：turtle库的使用

1.turtle简介

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

2.turtle基础知识

2.1 画布

(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

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

创建哆啦A梦

画蓝色圆

画白色圆

画右眼白

画右眼黑

画左眼白

画左眼黑

画鼻子

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）

沿着刚刚设定的朝下方向绘制 40px

画嘴巴

3.3 小樱花树

画樱花的躯干(60,t)

掉落的花瓣

绘图区域

画布大小

画樱花的躯干

掉落的花瓣

3.5 圣诞树

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(`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。