Python中Turtle库绘图超详细指南_Python

前言

在 python 的众多库中，turtle 库就像是一个神奇的绘画魔杖，它能让你轻松地在屏幕上绘制出各种绚丽多彩的图形。无论是初学者入门编程，还是资深开发者快速实现可视化创意，turtle 库都能发挥独特的作用。

一、turtle 库是什么？

turtle 库是 python 内置的标准库，它提供了一种简单直观的方式来创建图形。其灵感来源于古老的 logo 编程语言，通过控制一个虚拟的 “海龟” 在屏幕上移动，留下轨迹，从而绘制出各种形状。

二、turtle 库的基本使用

（一）引入 turtle 库

在使用 turtle 库之前，首先要在 python 脚本中引入它。这非常简单，只需要在代码开头加上一行：

import turtle

如果你想使用更简洁的方式调用库中的函数，也可以这样导入：

from turtle import *

不过，使用这种方式要注意可能会与其他库中的同名函数产生冲突。

（二）创建画布和画笔

引入库之后，我们需要创建一个画布（窗口），这是海龟进行绘画的地方。可以使用turtle.screen()函数来创建画布：

wn = turtle.screen()
wn.title("我的turtle绘图")
wn.bgcolor("lightblue")

这里创建了一个名为wn的画布，设置了窗口标题为 “我的 turtle 绘图”，背景颜色为淡蓝色。

接下来，我们要创建一只海龟（画笔）。使用turtle.turtle()函数来创建海龟对象：

t = turtle.turtle()
t.shape("turtle")
t.color("red")

上述代码创建了一只形状为海龟、颜色为红色的画笔对象t。现在，这只海龟已经准备好在画布上绘制图形了。

（三）控制海龟移动

1.前进和后退

t.forward(distance)：让海龟向前移动指定的距离。例如，t.forward(100)会让海龟沿着当前方向前进 100 个像素。
t.backward(distance)：与forward相反，让海龟向后移动指定距离。如t.backward(50)会使海龟后退 50 个像素。

2.改变方向

t.left(angle)：使海龟向左旋转指定的角度。比如t.left(90)会让海龟向左旋转 90 度。
t.right(angle)：让海龟向右旋转指定角度。t.right(45)则会使海龟向右旋转 45 度。

3.移动到指定位置

t.goto(x, y)：将海龟直接移动到坐标(x, y)处。例如t.goto(0, 0)会把海龟移动到画布的中心位置。
t.setx(x)：设置海龟的 x 坐标，y 坐标保持不变。
t.sety(y)：设置海龟的 y 坐标，x 坐标保持不变。

（四）绘制图形

1.绘制直线通过控制海龟的移动和转向，可以绘制各种直线图形。例如，绘制一个简单的正方形

for _ in range(4):
    t.forward(100)
    t.right(90)

这段代码中，使用循环让海龟向前移动 100 个像素，然后右转 90 度，重复 4 次，就得到了一个边长为 100 像素的正方形。

2.绘制圆形

t.circle(radius, extent=none, steps=none)：绘制一个指定半径的圆。radius是圆的半径，extent是绘制的弧度范围（默认为 360 度，即完整的圆），steps用于指定绘制圆时使用的线段数量（当steps为整数时，绘制的是正多边形近似圆）。例如，绘制一个半径为 50 的圆：t.circle(50)。如果只想绘制半圆，可以使用extent参数，如t.circle(50, 180)。

三、turtle 库的进阶技巧

（一）画笔属性设置

画笔粗细：使用t.pensize(width)函数可以设置画笔的粗细。例如，t.pensize(5)会使画笔变粗，绘制出更宽的线条。
画笔颜色：除了在创建海龟时设置颜色，还可以使用t.pencolor(color)函数随时改变画笔颜色。color可以是颜色名称（如 "red", "green", "blue" 等），也可以是 rgb 值（如 (255, 0, 0) 表示红色）。例如，t.pencolor("green")将画笔颜色改为绿色。
填充颜色：要绘制有填充颜色的图形，可以使用t.fillcolor(color)设置填充颜色，然后通过t.begin_fill()和t.end_fill()来界定需要填充的区域。例如，绘制一个填充为黄色的三角形：

t.fillcolor("yellow")
t.begin_fill()
for _ in range(3):
    t.forward(100)
    t.left(120)
t.end_fill()

（二）隐藏和显示海龟

隐藏海龟：使用t.hideturtle()函数可以隐藏海龟，这样在绘图过程中就不会看到海龟的移动，只看到绘制出的线条。例如，在绘制复杂图形时，隐藏海龟可以使绘图过程更加流畅和美观。
显示海龟：如果之前隐藏了海龟，想再次显示它，可以使用t.showturtle()函数。

（三）绘图速度控制

可以使用t.speed(speed)函数来控制海龟的绘图速度。speed的取值范围是 0 到 10，0 表示最快（直接绘制，不显示绘制过程），1 表示最慢，6 是默认速度。例如，t.speed(10)会让海龟以最快速度绘图。

四、turtle 库的实际应用案例

（一）绘制艺术图案

绘制彩色螺旋线

import turtle
import random

# 创建画布
screen = turtle.screen()
screen.bgcolor("black")
screen.title("彩色螺旋线艺术图形")

# 创建画笔
t = turtle.turtle()
t.speed(0)
t.pensize(2)

# 绘制彩色螺旋线
for i in range(100):
    r = random.random()
    g = random.random()
    b = random.random()
    t.pencolor(r, g, b)
    t.forward(i * 2)
    t.right(144)

# 隐藏画笔
t.hideturtle()

# 点击关闭画布
screen.exitonclick()

（二）简单动画制作

turtle 库也可以用于制作简单的动画。例如，让一只海龟在画布上随机移动：

import turtle
import random

wn = turtle.screen()
wn.bgcolor("black")
t = turtle.turtle()
t.shape("turtle")
t.color("white")
t.speed(0)

for _ in range(100):
    x = random.randint(-200, 200)
    y = random.randint(-200, 200)
    t.goto(x, y)