海龟绘图

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在 1966 年，Seymour Papert 和 Wally Feurzig 发明了一种专门给儿童学习编程的语言——LOGO 语言，它的特色就是通过编程指挥一个小海龟（turtle）在屏幕上绘图。

海龟绘图（Turtle Graphics）后来被移植到各种高级语言中，Python 内置了 turtle 库，基本上 100% 复制了原始的 Turtle Graphics 的所有功能。

我们来看一个指挥小海龟绘制一个长方形的简单代码：

# 导入 turtle 包的所有内容:
from turtle import *
 
# 设置笔刷宽度:
width(4)
 
# 前进:
forward(200)
# 右转 90 度:
right(90)
 
# 笔刷颜色:
pencolor('red')
forward(100)
right(90)
 
pencolor('green')
forward(200)
right(90)
 
pencolor('blue')
forward(100)
right(90)
 
# 调用 done()使得窗口等待被关闭，否则将立刻关闭窗口:
done()

在命令行运行上述代码，会自动弹出一个绘图窗口，然后绘制出一个长方形：

从程序代码可以看出，海龟绘图就是指挥海龟前进、转向，海龟移动的轨迹就是绘制的线条。要绘制一个长方形，只需要让海龟前进、右转 90 度，反复 4 次。

调用 width() 函数可以设置笔刷宽度，调用 pencolor() 函数可以设置颜色。更多操作请参考 turtle 库的说明。

绘图完成后，记得调用 done() 函数，让窗口进入消息循环，等待被关闭。否则，由于 Python 进程会立刻结束，将导致窗口被立刻关闭。

turtle包本身只是一个绘图库，但是配合 Python 代码，就可以绘制各种复杂的图形。例如，通过循环绘制 5 个五角星：

from turtle import *
 
def drawStar(x, y):
    pu()
    goto(x, y)
    pd()
    # set heading: 0
    seth(0)
    for i in range(5):
        fd(40)
        rt(144)
 
for x in range(0, 250, 50):
    drawStar(x, 0)
 
done()

程序执行效果如下：

使用递归，可以绘制出非常复杂的图形。例如，下面的代码可以绘制一棵分型树：

from turtle import *
 
# 设置色彩模式是 RGB:
colormode(255)
 
lt(90)
 
lv = 14
l = 120
s = 45
 
width(lv)
 
# 初始化 RGB 颜色:
r = 0
g = 0
b = 0
pencolor(r, g, b)
 
penup()
bk(l)
pendown()
fd(l)
 
def draw_tree(l, level):
    global r, g, b
    # save the current pen width
    w = width()
 
    # narrow the pen width
    width(w * 3.0 / 4.0)
    # set color:
    r = r + 1
    g = g + 2
    b = b + 3
    pencolor(r % 200, g % 200, b % 200)
 
    l = 3.0 / 4.0 * l
 
    lt(s)
    fd(l)
 
    if level < lv:
        draw_tree(l, level + 1)
    bk(l)
    rt(2 * s)
    fd(l)
 
    if level < lv:
        draw_tree(l, level + 1)
    bk(l)
    lt(s)
 
    # restore the previous pen width
    width(w)
 
speed("fastest")
 
draw_tree(l, 4)
 
done()

执行上述程序需要花费一定的时间，最后的效果如下：

参考源码

rect.py

starts.py

tree.py