python与分形0006 - 【教程】旋转的直线

言归正传，回到我们的分形教程，我们用的是python的turtle模块，安装了python就自带了这个模块。

大家打开python自带的IDE按F1帮助搜索turtle就可以查到帮助文档。

Turtle graphics is a popular way for introducing programming to kids. It was part of the original Logo programming language developed by Wally Feurzeig, Seymour Papert and Cynthia Solomon in 1967. ...

这本来是帮助小朋友学习编程的一个工具，后来被移植到python中，其基本思路就是模拟一个小乌龟在走路，从而绘制成各种图形。

网上有用turtle画各种奇怪图形的网友，大家可以去看看。

尤其是它还包含极坐标，那么就可以做出各种高难度酷炫的动作以及五彩缤纷的色彩。

我大致的数了下turtle模块包含的API，差不多100个函数，常用的也就20个不到；只要会编程，上手就是4.9分钟的事情。

今天我们的教程是一个旋转的直线，它的结果如下所示：

旋转的直线

这个图形看起来比较简单，但是它跟汉字里面的“永”一样，包含了turtle绘图所需的全部元素：配置，基本图形，色彩和动画。

配置

配置指turtle画布的配置，包括用多大的画布，什么背景色，用什么坐标系等等，一般我常用下面这几个函数。

隐藏小乌龟画笔，那个小箭头看起来挺烦的：

turtle.hideturtle()
turtle.ht()

设置桌布的背景色，我一般喜欢用黑色(turtle.bgcolor("black"))：

turtle.bgcolor(*args)

修改绘图的速度，如果想要图形立马呈现显示最终结果，我用 turtle.tracer(0, 0)：

turtle.tracer(n=None, delay=None)

设置桌布窗口的大小，用setup函数，宽width和height我一般用百分比，1.0表示全屏，startx和starty一般用None，表示居中：

turtle.setup(width=_CFG["width"], height=_CFG["height"], startx=_CFG["leftright"], starty=_CFG["topbottom"])

turtle.setup(width=1.0, height=1.0, startx=None, starty=None)

基本图形和色彩

我们要做啥事呢？画一条带颜色的直线。

当我们要画一条直线时，我们怎么做？

• prepare：选择合适粗细，颜色的笔。
• step 1：下笔。
• step 2：往某个方向移动笔。
• step 3：达到需要的长度时停笔。
• step 4：起笔。

在程序里面怎么做？请您一一对应上面的。

• prepare：turtle.pensize(3) turtle.pencolor('red')
• step 1：turtle.pendown()
• step 2：turtle.seth(angle)
• step 3：turtle.forward(length)
• step 4：turtle.penup()

代码说明：

整合成代码，就是：

def draw_line(length, angle):
    turtle.pensize(3)
    turtle.pencolor('red')
    turtle.pendown()
    turtle.seth(angle)
    turtle.fd(length)
    turtle.penup()

动画

动画的基本原理就是以超过人眼可以分辨的频率播放图片，对吧。

我们怎么让直线动起来。

• step 1：清屏。
• step 2：画一条直线。
• step 3：刷新界面。
• step 4：等待X秒（1/X就是刷新频率）。
• step 5：重复step 1，2，3，4。

是不是很简单。

so easy

代码怎么做？

• step 1：turtle.clear() turtle.goto(0, 0)
• step 2：draw_line(400, angle)
• step 3：turtle.update()
• step 4：time.sleep(0.05)
• step 5：while for

代码说明：

是不是超简单，把上面代码整合一把就可以画出一条旋转的直线了。

# coding: utf-8

import turtle
import time

turtle.setup(width=1.0, height=1.0, startx=None, starty=None)
turtle.ht()
turtle.tracer(0, 0)
turtle.bgcolor("black")

def draw_line(length, angle):
    turtle.pensize(3)
    turtle.pencolor('red')
    turtle.pendown()
    turtle.seth(angle)
    turtle.fd(length)
    turtle.penup()
    
for angle in range(3600):
    turtle.clear()
    turtle.goto(0, 0)
    draw_line(400, angle)
    turtle.update()
    time.sleep(0.05)

进阶

在turtle的函数中，有一个定时器回调函数，它在手册中是这样描述的：

turtle.ontimer(fun, t=0) Install a timer that calls fun after t milliseconds.

那么，我们可以在我们的画图函数中调用这个函数，并且递归这个画图函数，就可以制造无限循环了。

我们把上面的函数做一下简单的改造：

# coding: utf-8

import turtle
import time
import math

turtle.setup(width=1.0, height=1.0, startx=None, starty=None)
turtle.ht()
turtle.tracer(0, 0)
turtle.bgcolor("black")

angle=1
length=400

def draw_line():
    global angle
    turtle.clear()
    turtle.goto(0, 0)
    turtle.pensize(3)
    turtle.pencolor('red')
    turtle.pendown()
    turtle.fd(length)
    turtle.seth(angle)
    angle += 1
    if angle > 360:
        angle = 0
    turtle.penup()
    turtle.ontimer(draw_line, 50)
    
draw_line()

到此，一条带颜色可旋转的直线就做好了，是不是超级简单。

有了这个基础，我们就可以做一些变化，比如旋转的彩色圆盘，旋转的太极等等，我们后面再做。