本文主要介绍了Python开发应用之用 Python 创作酷炫的几何图形，通过具体的内容向大家展现，希望对大家Python程序开发的学习有所帮助。

1. 什么是turtle

turtle又称为海龟绘图，是Wally Feurzeig, Seymour Papert 和 Cynthia Solomon 于 1967 年所创造的 Logo 编程语言的python实现。turtle是基于tkinter图形界面设计的。

turtle模拟了人在画布前画画的过程：给你一支笔(Pen)， 下笔(pendown)，移动画笔绘制你的图形，然后填色等等。turtle提供了几种简单的命令，通过组合他们的顺序，只要够耐心，turtle可以画出令人惊叹的作品，很适合用来引导小朋友学习编程。

先来感受下作品：

2. turtle例子

我们通过一个简单的例子来了解turtle的基本操作

import turtle

# screen 画布属性设置

canvas = turtle.Screen()

canvas.bgcolor("white")

# 画笔设置

pen = turtle.Pen()

pen.hideturtle()

pen.color('red', 'yellow')

# 开始画第一个部分，并填充颜色

pen.begin_fill()

while True:

    pen.forward(200)

    pen.left(170)

    if abs(pen.pos()) < 1:

        break

pen.end_fill()

# 提笔， 移动位置，画第二个部分

pen.penup()

pen.goto(-100, -100)

pen.pendown()

for i in range(5):

    pen.forward(30) #长度300像素

    pen.right(144) #转角144度

turtle.done()

从上面可知turtle有两个部分组成画笔Turtle 和 画布Screen, Turtle在Screen上移动来作画。

需要注意的是，turtle起始的位置是(0, 0),位于画布中心，左边和下边的坐标为负值。

画笔Turtle重要操作：

画笔申明：如果画笔上有很多画笔需要 申明 turtle.Pen()，否则 默认是一个画笔，无需申明，如turtle.forward(50)就是表示画笔向前移动50

画笔颜色：color('red', 'yellow')， 第一个red表示画笔颜色， yellow表示填充颜色

填充的范围：begin_fill()和end_fill()之间的部分

画笔的移动：forward是向前多少距离，left是向左角度， 与之对应的是向后backward 和向右right。goto()是移动到某个坐标值

画笔的当前属性：如位置pos()即海龟当前的坐标 (x,y) ，还有如朝向角度值：heading()

画笔的控制：penup和pendown，默认画笔是在pendown状态下，只要有移动就会在画布上画出图形，如果需要调整位置，在另外一个位置下笔，需要先penup，否则移动画笔时也会有线条出来。这个和现实中画画是一样的。

画笔的可见性：正常情况下画笔时一个箭头的形状，可以通过hideturtle()和showturtle()隐藏和显示画笔

Screen重要操作：

设置背景颜色：bgcolor("white")

3. 其他turtle功能

除了上面例子中涉及到turtle常用功能函数，还有一些重要的功能。

圆形circle() 前面的例子给出的是直线的例子(直线可以构成三角形，多边形等)，另外一个重要的图形是圆形turtle.circle(radius, extent=None, steps=None)

我们来看一个太极的例子：

import turtle

from turtle import *  #从turtle中导出所有模块

radius = 100     #半径为100

color("black", "black")  #画线颜色黑色，填充颜色黑色

begin_fill()  #开始填充

circle(radius/2, 180)  #逆时针画圈，半径为50,180°

circle(radius, 180)  #逆时针画圈，半径为100,180°

left(180)  #转向180°

circle(-radius/2, 180)  #顺时针画圈，半径50,180°

end_fill()  #填充结束

#移动到画太极图黑色的小圈位置，开始画小白圈

left(90)#左转向90°，海龟头垂直水平线向上

penup()#提笔，不留痕迹

forward(radius*0.35)#向前，半径的0.35=35像素

right(90)#右转向90°，海龟头与右侧水平线同向

pendown()#落笔，开始画线

#开始画太极图黑色部分的小白圈

color("white", "white")#画线颜色为白色，填充颜色为白色

begin_fill()#开始填充

circle(radius*0.15)#逆时针画圈，半径的0.15=15像素（35+15+15+35=100）

end_fill() #填充结束

left(90)#左转向90°

penup()#提笔，不留痕迹

backward(radius*0.7)#后退往下走，为半径的0.7=70，此时海龟头朝上与水平垂直

pendown()#落笔，开始留下痕迹

left(90)#左转90°，此时海龟头与左侧水平同向

#开始画太极图白色部分里的小黑圈

color("black", "black")#画线颜色为黑色，填充为黑色

begin_fill()#开始填充

circle(radius*0.15)#开始逆时针画圈，半径的0.15=15个像素

end_fill() #填充完毕

right(90)#再右转90°，此时海龟头垂直水平线向上

penup()#提笔，不留痕迹

backward(radius*0.65)#后退为半径的0.65=65个像素，往下到达太极图黑色半圈的底点处

right(90)#右转90°，海龟头与右侧水平线同向

pendown()#落笔，开始留下痕迹

circle(radius, 180)#逆时针画圈，半径100,180°，画太极图的白色部分的大圈

hideturtle()#隐藏笔头hideturtle

turtle.done()

radius:半径， radius 为正值则朝逆时针方向绘制圆弧，否则朝顺时针方向

extent：表示是否画部分的圆，如半圆是180，默认是一整个圆

steps：是表示画圆用多少个多边形来画。圆其实是无穷多个多边形来近似得到。不过一般情况下，一定程度的多边形，肉眼就会人为圆的幅度是光滑的

可以看出太极图有2个小半圆和2个大半圆，以及2个更小的整圆构成。

动画控制 turtle绘制图像的过程其实是动态的，每绘制一个部分画面可以理解为一个视频帧，画完视频就结束。所以turtle除了可以绘制图形，还可以用来做动画演示或者交互游戏也是可以。下面以一个例子说明下:

import turtle, time

 # 初始不更新画面

 turtle.tracer(0)

 # 地板墙

 wall = turtle.Pen()

 wall.pencolor('red')

 wall.pensize(10)

 wall.hideturtle()

 wall.penup()

 wall.goto(-300, -200)

 wall.pendown()

 wall.forward(600)

 # 小球

 R = 15

 ball = turtle.Turtle('circle')

 ball.shapesize(R / 10)

 ball.penup()

 pos_x, pos_y = [100, 100]

 pos_x, pos_y = ball.pos()

 ball.goto(pos_x, pos_y)

 wall_x, wall_y = wall.pos()

 # 球参数

 FPS = 60  # 每秒60帧

 G = 0.03  # 模拟重力加速度

 DRAG = 0.9956 # 阻力

 v_y = 1 # 初始速度

 while True:

     # 清除印章

     ball.clearstamps()

     v_y += G  # 模拟重力加速度

     if pos_y - R - 10 < wall_y:  # 撞地面

         v_y *= -1

     pos_x, pos_y = pos_x, pos_y - v_y

     ball.goto(pos_x, pos_y)

     v_y = v_y * DRAG

     # 通过印章显示球

     ball.stamp()

     # 更新画面信息

     turtle.update()

     time.sleep(1 / FPS)

4. 更多的例子

玫瑰曲线

from turtle import *

from math import *

color("red")

def draw(a,end):

    t=0

    while t<(14*end):

        x=a*sin(t*3.14)*cos(t)

        y=a*sin(t*3.14)*sin(t)

        goto(x,y)

        t=t+0.03

draw(100,3.14)

done()

螺旋

import turtle

t=turtle.Pen()

for x in range(360):

    t.forward(x)

    t.left(59)

done()

扇子

from turtle import *

forward(200)

left(90)

fillcolor('red')

begin_fill()

circle(100,180)

end_fill()

left(90)

forward(100)

for i in range(17):

    left(10)

    pencolor('yellow')

    forward(100)

    backward(100)

left(100)

pensize(10)

pencolor('red')

forward(100)

hideturtle()

done()

5. 总结

本文分享了python的logo语言turtle库，可以绘制图画和动画。总结如下：

turtle两个重要元素：画布Screen和画笔Turtle

默认当前为一个画笔，turtle.Pen()申明多个画笔

画笔属性：颜色color， 大小pensize，位置pos

画笔填充:begin_fill()和end_fill()

画笔移动：前后forward和backward， 角度left和right

圆形画笔：circle

画笔控制：penup 和pendown

动画控制：update和trace追踪

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