《Python极客项目编程 》——2.4 完整代码-阿里云开发者社区

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《Python极客项目编程 》——2.4 完整代码

简介:
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本节书摘来自异步社区《Python极客项目编程 》一书中的第2章,第2.4节,作者 [美] Mahesh Venkitachalam,王海鹏 译,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看。

2.4 完整代码

下面是完整的万花尺程序。也可以从https://github.com/electronut/pp/blob/master/ spirograph/spiro.py 下载该项目的代码。

import sys, random, argparse
import numpy as np
import math
import turtle
import random
from PIL import Image
from datetime import datetime
from fractions import gcd

# a class that draws a Spirograph
class Spiro:
    # constructor
    def __init__(self, xc, yc, col, R, r, l):

        # create the turtle object
        self.t = turtle.Turtle()
        # set the cursor shape
        self.t.shape('turtle')

        # set the step in degrees
        self.step = 5
        # set the drawing complete flag
        self.drawingComplete = False

        # set the parameters
        self.setparams(xc, yc, col, R, r, l)

        # initialize the drawing
        self.restart()

    # set the parameters
    def setparams(self, xc, yc, col, R, r, l):
        # the Spirograph parameters
        self.xc = xc
        self.yc = yc
        self.R = int(R)
        self.r = int(r)
        self.l = l
        self.col = col
        # reduce r/R to its smallest form by dividing with the GCD
        gcdVal = gcd(self.r, self.R)
        self.nRot = self.r//gcdVal
        # get ratio of radii
        self.k = r/float(R)
        # set the color
        self.t.color(*col)
        # store the current angle
        self.a = 0

    # restart the drawing
    def restart(self):
        # set the flag
        self.drawingComplete = False
        # show the turtle
        self.t.showturtle()
        # go to the first point
        self.t.up()
        R, k, l = self.R, self.k, self.l
        a = 0.0
        x = R*((1-k)*math.cos(a) + l*k*math.cos((1-k)*a/k))
        y = R*((1-k)*math.sin(a) - l*k*math.sin((1-k)*a/k))
        self.t.setpos(self.xc + x, self.yc + y)
        self.t.down()

    # draw the whole thing
    def draw(self):
        # draw the rest of the points
        R, k, l = self.R, self.k, self.l
        for i in range(0, 360*self.nRot + 1, self.step):
            a = math.radians(i)
            x = R*((1-k)*math.cos(a) + l*k*math.cos((1-k)*a/k))
            y = R*((1-k)*math.sin(a) - l*k*math.sin((1-k)*a/k))
            self.t.setpos(self.xc + x, self.yc + y)
            # drawing is now done so hide the turtle cursor
            self.t.hideturtle()

        # update by one step
        def update(self):
            # skip the rest of the steps if done
            if self.drawingComplete:
                return
        # increment the angle
        self.a += self.step
        # draw a step
        R, k, l = self.R, self.k, self.l
        # set the angle
        a = math.radians(self.a)
        x = self.R*((1-k)*math.cos(a) + l*k*math.cos((1-k)*a/k))
        y = self.R*((1-k)*math.sin(a) - l*k*math.sin((1-k)*a/k))
        self.t.setpos(self.xc + x, self.yc + y)
        # if drawing is complete, set the flag
        if self.a >= 360*self.nRot:
            self.drawingComplete = True
            # drawing is now done so hide the turtle cursor
            self.t.hideturtle()

    # clear everything
    def clear(self):
        self.t.clear()

# a class for animating Spirographs
class SpiroAnimator:
    # constructor
    def __init__(self, N):
        # set the timer value in milliseconds
        self.deltaT = 10
        # get the window dimensions
        self.width = turtle.window_width()
        self.height = turtle.window_height()
        # create the Spiro objects
        self.spiros = []
        for i in range(N):
            # generate random parameters
            rparams = self.genRandomParams()
            # set the spiro parameters
            spiro = Spiro(*rparams)
            self.spiros.append(spiro)
        # call timer
        turtle.ontimer(self.update, self.deltaT)

    # restart spiro drawing
    def restart(self):
        for spiro in self.spiros:
            # clear
            spiro.clear()
            # generate random parameters
            rparams = self.genRandomParams()
            # set the spiro parameters
            spiro.setparams(*rparams)
            # restart drawing
            spiro.restart()

    # generate random parameters
    def genRandomParams(self):
        width, height = self.width, self.height
        R = random.randint(50, min(width, height)//2)
        r = random.randint(10, 9*R//10)
        l = random.uniform(0.1, 0.9)
        xc = random.randint(-width//2, width//2)
        yc = random.randint(-height//2, height//2)
        col = (random.random(),
               random.random(),
               random.random())
        return (xc, yc, col, R, r, l)

    def update(self):
        # update all spiros
        nComplete = 0
        for spiro in self.spiros:
            # update
            spiro.update()
            # count completed spiros
            if spiro.drawingComplete:
                nComplete += 1
        # restart if all spiros are complete
        if nComplete == len(self.spiros):
            self.restart()
        # call the timer
        turtle.ontimer(self.update, self.deltaT)

    # toggle turtle cursor on and off
    def toggleTurtles(self):
        for spiro in self.spiros:
            if spiro.t.isvisible():
                spiro.t.hideturtle()
            else:
                spiro.t.showturtle()

# save drawings as PNG files
def saveDrawing():
    # hide the turtle cursor
    turtle.hideturtle()
    # generate unique filenames
    dateStr = (datetime.now()).strftime("%d%b%Y-%H%M%S")
    fileName = 'spiro-' + dateStr
    print('saving drawing to %s.eps/png' % fileName)
    # get the tkinter canvas
    canvas = turtle.getcanvas()
    # save the drawing as a postscipt image
    canvas.postscript(file = fileName + '.eps')
    # use the Pillow module to convert the poscript image file to PNG
    img = Image.open(fileName + '.eps')
    img.save(fileName + '.png', 'png')
    # show the turtle cursor
    turtle.showturtle()

# main() function
def main():
    # use sys.argv if needed
    print('generating spirograph...')
    # create parser
    descStr = """This program draws Spirographs using the Turtle module.
    When run with no arguments, this program draws random Spirographs.

    Terminology:

    R: radius of outer circle
    r: radius of inner circle
    l: ratio of hole distance to r
    """

    parser = argparse.ArgumentParser(description=descStr)

    # add expected arguments
    parser.add_argument('--sparams', nargs=3, dest='sparams', required=False,
                        help="The three arguments in sparams: R, r, l.")

    # parse args
    args = parser.parse_args()

    # set the width of the drawing window to 80 percent of the screen width
    turtle.setup(width=0.8)

    # set the cursor shape to turtle
    turtle.shape('turtle')

    # set the title to Spirographs!
    turtle.title("Spirographs!")
    # add the key handler to save our drawings
    turtle.onkey(saveDrawing, "s")
    # start listening
    turtle.listen()

    # hide the main turtle cursor
    turtle.hideturtle()

    # check for any arguments sent to --sparams and draw the Spirograph
    if args.sparams:
        params = [float(x) for x in args.sparams]
        # draw the Spirograph with the given parameters
        col = (0.0, 0.0, 0.0)
        spiro = Spiro(0, 0, col, *params)
        spiro.draw()
    else:
        # create the animator object
        spiroAnim = SpiroAnimator(4)
        # add a key handler to toggle the turtle cursor
        turtle.onkey(spiroAnim.toggleTurtles, "t")
        # add a key handler to restart the animation
        turtle.onkey(spiroAnim.restart, "space")

    # start the turtle main loop
    turtle.mainloop()

# call main
if __name__ == '__main__':
    main()

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