Python——turtle库（海龟绘图）介绍与使用

Python的turtle库是一种非常直观的绘图库，它采用了面向对象的方式来帮助用户理解编程的基本概念。turtle库最早由美国的计算机科学家Seymour Papert提出，旨在用图形和形象化的方式来教授编程，特别适合初学者。turtle通过控制“海龟”在屏幕上绘制图形，从而使用户能够快速理解计算机编程的基础知识。

本文将介绍如何使用turtle库来绘制图形，探索它的基本功能，并通过代码示例和图解来帮助你更好地学习和掌握这一工具。

目录

1. 什么是turtle库？
2. 如何安装和导入turtle库

3. turtle库的基本操作

   • 创建窗口和海龟
   • 移动海龟
   • 绘制图形
   • 改变海龟的属性

4. 高级用法

   • 控制海龟的速度
   • 窗口的控制
   • 画笔的控制
5. 常见图形绘制示例
6. 总结

1. 什么是turtle库？

turtle库是Python自带的一个标准库，它通过控制一个虚拟“海龟”在屏幕上移动，来绘制线条和图形。每当海龟移动时，它都会留下一个轨迹，可以用来绘制各种图形。用户可以通过控制海龟的移动方向、速度、颜色等属性，来创建各种形状和图案。

turtle库特别适合初学者学习编程，它直观易懂，而且可以在绘图过程中学习到坐标、循环、条件判断等编程基础。

2. 如何安装和导入turtle库

安装turtle库

turtle是Python的标准库之一，通常情况下，Python自带安装时就包含了turtle库。因此，用户无需单独安装，只需要直接导入即可。

import turtle

如果你使用的是Python3，确保你已经安装了Python3，并且可以正常运行turtle。通常在Windows、macOS和Linux系统中，turtle库是默认安装的。

导入turtle并创建窗口

import turtle

# 创建绘图窗口
window = turtle.Screen()
window.bgcolor("white")  # 设置窗口背景色

3. turtle库的基本操作

3.1 创建窗口和海龟

首先，我们需要创建一个turtle窗口，并实例化一个海龟对象。

import turtle

# 创建绘图窗口
window = turtle.Screen()
window.bgcolor("lightblue")  # 设置背景颜色

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

3.2 移动海龟

海龟对象提供了一些常用的方法来控制海龟的移动。

• forward(distance)：向前移动指定的距离。
• backward(distance)：向后移动指定的距离。
• right(angle)：向右转动指定的角度。
• left(angle)：向左转动指定的角度。

示例：让海龟向前移动并旋转

import turtle

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

# 让海龟向前移动100单位
my_turtle.forward(100)

# 向右转90度
my_turtle.right(90)

# 再向前移动100单位
my_turtle.forward(100)

# 向左转90度
my_turtle.left(90)

# 继续前进
my_turtle.forward(100)

# 关闭窗口
turtle.done()

3.3 绘制图形

turtle库能够帮助你绘制基本的几何图形，如线条、正方形、圆形、三角形等。

示例：绘制正方形

import turtle

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

# 绘制正方形
for _ in range(4):
    my_turtle.forward(100)  # 向前移动100单位
    my_turtle.right(90)     # 右转90度

turtle.done()

示例：绘制圆形

import turtle

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

# 绘制圆形
my_turtle.circle(100)  # 100是圆的半径

turtle.done()

3.4 改变海龟的属性

你可以通过更改海龟的属性，来控制海龟的外观和绘图效果。

• shape()：设置海龟的形状，如“turtle”或“classic”。
• color()：设置海龟的颜色。
• pensize()：设置画笔的粗细。
• speed()：设置海龟的绘图速度。

示例：改变海龟的颜色和形状

import turtle

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

# 设置海龟形状和颜色
my_turtle.shape("turtle")  # 设置海龟形状为“turtle”
my_turtle.color("green")   # 设置海龟颜色为绿色

# 设置画笔粗细
my_turtle.pensize(5)

# 绘制正方形
for _ in range(4):
    my_turtle.forward(100)
    my_turtle.right(90)

turtle.done()

4. 高级用法

4.1 控制海龟的速度

turtle库允许我们通过speed()函数控制海龟的速度。speed()的参数可以是一个整数（1-10，1最慢，10最快），或者是字符串"fastest"、"fast"、"normal"、"slow"、"slowest"。

# 设置海龟速度为最快
my_turtle.speed(10)

4.2 窗口的控制

• exitonclick()：点击窗口关闭时，自动退出程序。
• bgcolor()：设置背景颜色。

import turtle

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

# 设置海龟速度
my_turtle.speed(1)

# 绘制图形
for _ in range(4):
    my_turtle.forward(100)
    my_turtle.right(90)

# 点击窗口时退出
turtle.exitonclick()

4.3 画笔的控制

• penup()：抬起画笔，海龟在移动时不绘制线条。
• pendown()：放下画笔，海龟开始绘制线条。

示例：绘制不连续的图形

import turtle

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

# 抬起画笔
my_turtle.penup()
my_turtle.forward(150)  # 向前移动150单位，且不绘制线条

# 放下画笔
my_turtle.pendown()
my_turtle.circle(50)  # 绘制一个半径为50的圆形

turtle.done()

5. 常见图形绘制示例

5.1 绘制星形图案

import turtle

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

# 设置颜色
my_turtle.color("yellow")

# 绘制五角星
for _ in range(5):
    my_turtle.forward(100)
    my_turtle.right(144)  # 每次转动144度

turtle.done()

5.2 绘制螺旋线

import turtle

# 创建海龟对象
my_turtle = turtle.Turtle()

# 设置颜色
my_turtle.color("blue")

# 绘制螺旋线
for i in range(100):
    my_turtle.forward(i * 10)  # 每次前进10*i单位
    my_turtle.right(45)         # 每次右转45度

turtle.done()

6. 总结

turtle库是Python中一个非常适合初学者的绘图工具，通过简单的命令，用户就可以实现图形绘制和图形设计。在本教程中，我们介绍了turtle的基本操作和高级用法，如海龟的移动、绘制各种几何图形、改变海龟的属性、控制绘图速度等。

通过实践这些基础和高级操作，你将能够掌握如何使用turtle绘制复杂的图形，并在此基础上进一步进行编程学习和创作。继续通过turtle编写程序来探索Python的更多功能吧！