Python启蒙之海龟作图

今天我要向大家介绍一下如何使用Python 进行绘图,学会了基本绘图后,你就可以使用电脑绘制出很多漂亮的图形了,先给大家展示几幅使用Python 绘图完成的精美图案吧。

这副图形电脑是如何绘制出来的呢? 试想一下,如果现在给你一张纸和一支笔,你如何做出这幅图形。你可以从中心点开始,然后一条条线开始绘制,直到完成最边缘的线条。电脑作图的方式就是充分模拟了你手工绘画的流程,通过程序控制了手工的作图。那既然手工都可以做,为什么要使用电脑呢? 使用电脑的好处是,当你需要对这个图形进行一些修改,或者需要对他上颜色的时候,只需要很少的程序修改就可以完成,而不再需要重新手工绘制。

通过这幅图形的绘制过程,大家可能会了解一个概念,那就是电脑很多时候就是在模拟你的手工过程。如果这幅图形,你在手工绘制时都不知道怎么画,那其实你也很难想出来如何使用电脑进行模拟。电脑能够实现的是一次输入,永久保存,并且方便后续修改。但如果一件事情你用手工都不知道如何完成,相信即使转到电脑上也是没思路的。所谓的程序,简单来说,就是通过电脑的方式模拟手工的流程。

今天程序对应的代码如下:

import turtle

t = turtle.Pen()

for x in range(100):

t.forward(x)

t.left(90)

可以看到,程序非常简洁,总共加起来也就是5 行的代码。那在这几行代码中,到底发生了什么,从而让电脑绘制出了这么一副漂亮的图形?

第一行的命令是导入海龟图形库。大家可以想象一下,当开发程序的时候,其实有很多工具箱可以供你使用。当你绘图的时候,你需要海龟工具箱,当你播放音乐的时候,需要音乐工具箱,当你开发游戏的时候,需要基本的游戏工具箱。而在实际的绘制中,你也确实需要一套绘制工具才能完成绘制,而第一行的意思就是引入turtle 这个海龟绘图工具箱。今后你开发出来的有用的程序,也可以作为工具箱提供给别人使用。

第二行代码相当于在海龟绘图工具箱中选择了一只笔,这就像你实际绘图中,需要选择一支笔是一样的道理,后续的绘图就会默认使用这支笔进行操作了。如果需要对笔做一些设置,例如希望挑选不同颜色的笔,也可以在这里通过函数设置笔的颜色,在这个Demo 中默认使用的是黑色。这行代码中左边的 t 就代表着这只选中的笔,后续所有需要对这支笔的操作都是可以使用 t 来直接进行操作。

第三行使用了循环语句。 For 是Python语言中的关键字,代表循环。此行代码就代表从0 循环到99。计算机几乎总是从0 开始计数,而不是像我们通常那样从1 开始。这行代码中的 x 是一个变量,每次循环,他就代表不同的值。第一次循环的时候它是0,第二次循环它是1, 第三次是2,一直循环到99 就结束了,从0 到99 ,一共是100 次循环。

接下来的两行代码不是从顶格开始的,而是有四个字节的缩进。Python使用缩进的方式来组织代码。这两行缩进代码就位于For 循环的范围内,当每次循环的时候,都会执行一下这两行代码。所以这两行代码也被执行了100次,每次执行时,对应的 变量 x 都是不一样的,从0 到99。其中 t.forward(x) 这行代码会使用到循环变量 x,这句代码的意思是画笔在屏幕上向前移动 x 个点。第一次 x 等于0 的时候,画笔不会移动。当第二次 x 等于1 的时候,就会移动一个点。但在屏幕上,哪个方向是“前” 呢?也就是说画笔会往哪个方向移动?最开始的默认方向是向右的,t.left 函数把移动方向向左旋转了90 度,这就相当于第二次循环的时候,移动方向就变成了向上,第三次的时候就变成了向左,第四次变成了向下,然后第五次又变成了向右。

以上程序在电脑上运行的时候,大家能够看到完整的作图过程,配合以上的代码解释,应该能够很容易理解这些代码的意思。

最后再给大家总结一下本章的内容。我们使用五行代码绘制了一个令人印象深刻的图形,大家通过输入和运行这个代码,能够理解Python 程序是如何工作的,对程序的运行有了一个感性的认识,并且初步接触了几个关键字(import, for),这些关键字今后还会详细的介绍,今天大家只要能够完整的运行程序,并且初步了解每行代码如何与所绘制图形对应起来的就可以了。

这里给大家留一个练习题。今天的程序中所使用的笔的颜色是黑色的,但笔的颜色其实是可以改变的,所使用的代码如下:

t.pencolor("red")

这里把颜色修改成了红色,其他颜色包括:"yellow","blue","orange","green" 等,你尝试修改下画笔的颜色,然后重新绘制一幅有颜色的图像。

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