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编程入门06:Python海龟绘图

| 星辉


2018年03月15日星期四 09:23 | 教程


现在让我们开始尝试“图形用户界面”(GUI)程序的编写——Python标准库中有个turtle模块,可以生成标准的应用程序窗口进行图形绘制。turtle的绘图方式非常简单直观——想象有一只尾巴上蘸着颜料的小海龟在电脑屏幕上爬行,随着它的移动就能画出线条来,turtle程序窗口的绘图区域使用直角坐标系,海龟的初始位置在窗口绘图区正中的(0,0)点,头朝x轴的正方向。你可以先在交互模式中引入模块并练习其中的函数:

In [1]: import turtle as tt

In [2]: tt.setup()  # 设置画布,这将立即显示绘图窗口

In [3]: tt.forward(100)  # 前进100像素,这将画出一条横向线段

In [4]: tt.right(90)  # 右转90度,这将改变海龟的朝向

In [5]: tt.forward(100)  # 这将画出一条纵向线段

In [6]: tt.goto(0,0)  # 前往原点,这将完成一个等腰直角三角形

In [7]: tt.bye()  # 关闭绘图窗口

利用tutle模块能够更生动地学习流程控制概念,以下程序可以画出一个五角星——画一条线段并右转144度,如此重复五次:
import turtle as tt
tt.TurtleScreen._RUNNING = True  # 启动绘图,在IDE中运行加这句可避免报错
cnt = 0
while cnt < 5:
    tt.forward(200)
    tt.right(144)
    cnt += 1
tt.done()  # 结束绘图,这将不会关闭窗口

以下程序连续画了500条线段,每一条线段的颜色都随机,每一条线段都比前一条长1个像素,每画一条线段之后都向右转91度——于是我们得到了一个繁复的彩色螺旋图案:
import turtle as tt
from random import randint
tt.TurtleScreen._RUNNING = True
tt.speed(0)  # 绘图速度为最快
tt.bgcolor("black")  # 背景色为黑色
tt.setpos(-25, 25)  # 改变初始位置,这可以让图案居中
tt.colormode(255)  # 颜色模式为真彩色
cnt = 0
while cnt < 500:
    r = randint(0, 255)
    g = randint(0, 255)
    b = randint(0, 255)
    tt.pencolor(r, g, b)  # 画笔颜色每次随机
    tt.forward(50 + cnt)
    tt.right(91)
    cnt += 1
tt.done()

06_turtle.png

接下来让我们灵活运用turtle模块的交互功能,把上次编写的命令行式猜数游戏改造成图形界面的——请把程序文件命名为guessnum.pyw,这样当你在操作系统中直接双击时就不会再打开黑色的命令行窗口。获取用户输入可以使用对话框,反馈信息则可以直接显示在窗口绘图区域中:

from random import randint
import turtle as tt

tt.TurtleScreen._RUNNING = True
tt.setup(width=800, height=450, startx=None, starty=None)  # 设置自定义的窗口大小
tt.hideturtle()  # 隐藏画笔图标
tt.color("blue")  # 画笔颜色为蓝色
tt.penup()  # 抬起画笔,移动时不画线
tt.setpos(-300, 0)  # 设置初始位置
myfont = ("黑体", 16, "normal")  # 定义字体

target = randint(1, 100)
tt.write("我想了一个1到100之间的整数,请你猜猜看吧:", font=myfont)  # 输出文本
guess = 0
answer = ""
while guess != target:
    # 使用对话框获取用户输入
    guess = tt.simpledialog.askinteger("猜数游戏", "请输入一个整数:")
    if guess == target:
        answer = "你猜对了!游戏结束。"
    elif not guess:  # 用户没有输入数字则中断循环
        tt.clear()  # 清空画布以便输出新文本
        tt.write("你放弃了,游戏结束。", font=myfont)
        break
    elif guess > target:
        answer = "你猜大了,再猜一次:"
    else:
        answer = "你猜小了,再猜一次:"
    tt.clear()
    tt.write(answer, font=myfont)
tt.done()

06_turtle_guess.png

海龟绘图很有趣,你可以查看官方在线文档以了解turtle模块的更多细节 https://docs.python.org/zh-cn/3/library/turtle.html

编程小提示:模块的运行

Python标准库中还有一个turtledemo模块,这是turtle绘图功能演示程序,输入以下系统命令即可运行turtledemo模块:

python -m turtledemo

只要模块中定义了可运行对象(实现功能或用于测试),模块就是可运行的。实际上,你也可以输入以下系统命令来运行turtle模块:

python -m turtle



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