一文掌握Python中绘图库Turtle的使用

江西财经大学理学硕士

Turtle库是 Python中自带的用于绘制图形、图像的函数库。原理非常简单：在绘图窗口的正中间，有一只小海龟，用户通过一些指令可以控制小海龟在绘图区域上移动的方向和距离，记录小海龟的移动轨迹，即可完成图形、图像的绘制。Turtle库中提供了大量的函数，除了可以控制小海龟的行为外，还可以设置绘图区域的大小、位置，线条的颜色、样式，填充的位置、颜色等，此外，还提供了一些常见图形的绘制，如圆、多边形等。通过Turtle 可以绘制下图所示的一些经典效果。

Python绘图库Turtle详解(含丰富示例) - 百度文库wenku.baidu.com/view/e08616324b649b6648d7c1c708a1284ac85005b4

1、绘图窗口大小与位置

2、位置坐标与移动

3、方向与角度

4、简单案例效果

绘制正多边形

5、设置颜色

使用turtle绘图时，离不开颜色的支持，颜色既可以通过一些常见的颜色单词表示，如red、green、blue等，也可以通过代表RGB三原色的元组表示。在 turtle 库中提供了多个方法用于设置颜色，包括设置颜色模式、设置画笔颜色、设置填充颜色等。

6、绘制填充区域

7、画笔的一些设置

尝试实现上图所示效果，界面上有两个大小和样式一样的五角星，只是位置不同，五角星边长为80，边框颜色为红色，填充色为蓝色，边框粗细为3，绘制结束后不显示指针。（提示：两个五角星之间存在一定的间距，需要移动画笔）

import turtle
turtle.color("red", "blue")
turtle.pensize(3)  # 设置画笔粗细，单位为像素
turtle.begin_fill()  # 开始填充
for i in range(5):  # 执行 5 次循环，绘制五角星
    turtle.fd(80)  # 向前80
    turtle.rt(144)  # 右转 144度
turtle.penup()  # 提前画笔
turtle.goto(-100, 0)  # 移动到一个新的位置
turtle.pendown()  # 放下画笔
turtle.end_fill()  # 结束填充
turtle.begin_fill()  # 开始填充
for i in range(5):  # 执行 5 次循环
    turtle.fd(80)  # 向前200
    turtle.rt(144)  # 右转 144度
turtle.end_fill()  # 结束填充
turtle.hideturtle()  # 隐藏指针
turtle.done()  # 完成绘图，停留在界面，没有该方法会直接退出

8、一些基本形状绘制

尝试实现下图所示效果，绘制多个圆内切正多边形，从三边形一直到九边形。圆的半径为40，绘制完成一个形状后前进100。

import turtle
turtle.pensize(3)  # 设置画笔宽度为3
turtle.color('blue', 'red')   # 设置画笔颜色和填充色
turtle.begin_fill()  # 开始填充
turtle.forward(-400)  # 反方向移动400像素
for i in range(3, 10):
    turtle.circle(40, steps=i)  # 画圆内切多边形
    turtle.forward(100)  # 前进100像素
turtle.circle(40)  # 画圆
turtle.end_fill()  # 结束填充海龟
turtle.hideturtle()  # 隐藏海龟
turtle.done()  # 结束

9、其他一些实用方法

turtle.write(文本内容, align=“left”, font=(“Arial”, 8, “normal”)) ：绘制字符串，align参数用于设置对其方式，font参数用于设置字体，包括字体名称、字体大小、字体样式，align参数和font参数都有默认值；
turtle.position()（别名turtle.pos）：返回当前的位置距离原点的距离。
turtle.speed(速度)：设置画笔移动速度，取值范围为[0,10]整数，数字越大越快；
turtle.tracer(False)：关闭动画，默认会有动画效果。

实现下图所示效果，在界面上显示当前的时间，并随时间动态变化。（提示：时间的格式化，内容动态更新）

import turtle
import time
turtle.pencolor("red")  # 设置画笔颜色
turtle.hideturtle()  # 隐藏指针
turtle.tracer(False)  # 关闭动画，否则会看到明显的刷新效果
while True:  # 死循环
    s_time = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")  # 时间格式化字符串
    turtle.write(s_time, align="center", font=("Arial", 24, "italic"))  # 绘制字符串
    time.sleep(1)  # 休眠 1 秒
    turtle.clear()  # 清空已有内容
turtle.done()  # 绘制完成

10、一些经典案例效果

绘制下图所示18*18棋盘效果，思路：绘制19条横线，19条竖线，相邻横线、相邻竖线之间的间隔相同，绘制完一条横线或竖线后要抬起画笔，移动到一个新的位置。

import turtle
turtle.pensize(2)  # 设置画笔大小
width = 15  # 每个单元格的边长
turtle.speed("fastest")  # 设置画笔速度
for i in range(0, 19):  # 循环画横线
    turtle.penup()  # 抬起画笔
    turtle.goto(0, i * width)  # 调整位置
    turtle.pendown()  # 按下画笔
    turtle.forward(18 * width)  # 画线
turtle.left(90)  # 左转90度
for i in range(0, 19):  # 循环画竖线
    turtle.penup()  # 抬起画笔
    turtle.goto(i * width, 0)  # 调整位置
    turtle.pendown()  # 按下画笔
    turtle.forward(18 * width)  # 画线
turtle.hideturtle()  # 隐藏指针
turtle.done()  # 绘制完成，停留在界面上

绘制下图所示太阳花效果，思路：不断画等长的线段，然后每次画完后偏移一定的角度，直到有线段重合。（偏移的角度不同，最终的效果也会不同）

import turtle
turtle.color('red', 'yellow')  # 设置画笔颜色和填充颜色
turtle.begin_fill()  # 开始填充图形
turtle.pensize(2)  # 设置画笔大小
turtle.speed("normal")  # 设置绘画速度
while True:  # 做循环
    turtle.forward(200)  # 画笔前进200个像素
    turtle.left(170)   # 左转170度
    if abs(turtle.pos()) < 1:  # 判断画笔是否回到起点
        break
turtle.end_fill()  # 结束填充图形
turtle.hideturtle()  # 隐藏画笔指针
turtle.done()  # 完成绘画

绘制下方左图所示心形效果，心形绘制原理如下方右图图所示，心形大致由两条线段以及两个半圆弧组成，线段的长度刚好为半圆弧的直径，在绘制过程中注意方向的变化。

import turtle
radius = 80
turtle.color("red", "pink")  # 设置画笔颜色和填充色
turtle.pensize(2)  # 设置画笔大小
turtle.begin_fill()  # 开始填充
turtle.left(45)  # 左转45度
turtle.fd(2 * radius)  # 前进
turtle.circle(radius, 180)  # 画半圆
turtle.right(90)  # 右转90度
turtle.circle(radius, 180)  # 画半圆
turtle.fd(2 * radius)  # 前进200像素
turtle.end_fill()  # 结束填充
turtle.hideturtle()  # 隐藏指针
turtle.done()  # 结束，停留在当前界面

绘制如图所示阴阳八卦图效果，分析：该图主要是由一些圆弧组成，核心是画圆和圆弧，关键是要把握方向，从效果图来看，这是一个对称的图，所以只要画出了左半部分，右半部分只要改一下方向和位置即可。左半部分由两部分组成：黑色填充和白色小圆，黑色填充部分由三部分线条围成：小圆半圆弧、大圆半圆弧、小圆半圆弧。代码参考如下。

import turtle


def fill_half(left=1):  # 绘制半个填充部分
    turtle.penup()  # 抬起画笔
    turtle.home()  # 回到初始状态
    turtle.pendown()  # 放下画笔
    turtle.begin_fill()  # 开始填充黑色
    turtle.circle(radius, 180)  # 画小半圆
    turtle.circle(radius * 2, left * 180)  # 画大半圆
    turtle.circle(radius, -180)  # 画小半圆
    turtle.end_fill()  # 结束填充


def draw_small_circle(up=1):  # 绘制中间的小圆
    turtle.penup()  # 抬起画笔
    turtle.home()  # 回到初始状态
    turtle.sety(radius * up)  # 设置 y 轴坐标
    turtle.pendown()  # 放下画笔
    turtle.dot(radius/2)  # 画圆，上下部分方向不同


radius = 100  # 小圆的半径
turtle.width(3)  # 画笔粗细
turtle.speed("fast")  # 设置画笔速度
turtle.color("black")  # 画笔和填充色都为黑色
fill_half(left=1)  # 绘制左半部分填充
turtle.color("white")
draw_small_circle(up=1)  # 绘制左半部分中的圆
turtle.color("black", "white")  # 画笔和填充色都为黑色
fill_half(left=-1)  # 绘制右半部分填充
turtle.color("black")  # 画笔和填充色都为黑色
draw_small_circle(up=-1)  # 绘制右半部分中的圆
turtle.hideturtle()  # 隐藏图标
turtle.done()  # 绘画结束，停留在当前界面

绘制如图所示七彩雪花效果。分析：雪花颜色随机生成，雪花大小随机生成，雪花位置随机生成，单个雪花的形状随机生成。（提示：每个雪花由若干条线段交叉组成）

import turtle
import random
width = 800  # 窗体宽度
height = 600  # 窗体高度
num = 100  # 雪花数
turtle.setup(width, height)  # 窗口大小宽度800像素，高度600像素
turtle.tracer(False)  # 关闭动画，显示结果更快
turtle.bgcolor("black")  # 设置背景颜色为黑色
turtle.hideturtle()  # 隐藏指针
turtle.pensize(2)  # 设置画笔大小
for i in range(num):  # 循环绘制每一个雪花
    r, g, b = random.random(), random.random(), random.random()  # 随机生成颜色
    turtle.pencolor(r, g, b)  # 设置画笔颜色
    turtle.penup()  # 提起画笔，需要移动位置
    turtle.setx(random.randint(-width // 2, width // 2))  # 设置 x 坐标位置
    turtle.sety(random.randint(-height // 2, height // 2))  # 设置 y 坐标位置
    turtle.pendown()  # 按下画笔，准备绘画
    lines = random.randint(6, 12)  # 随机生成雪花的线条数
    snow_size = random.randint(8, 16)  # 随机生成线条的长度
    for j in range(lines):  # 循环画线条
        turtle.forward(snow_size)  # 画线条
        turtle.backward(snow_size)  # 回到原位置
        turtle.right(360 / lines)  # 改变角度，线条均匀分开
turtle.done()  # 绘画完成，停留在当前页面

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