用Python也能画图?用Python来画个“python”
这次咱们开头先详细了解一下Python及其它编程语言,关于编程语言有很多,据说超过六百多种。可真正常用的也就那么几十种,毕竟谁更好用谁就更强大嘛,可谓说在编程界也有优胜劣汰的法则。
那么大家接触最多的可能就是C语言了。在C语言中,我们主要学习了它的指针和内存,作为底层语言,它最主要解决的问题是计算机系统的性能问题,也适合做计算机系统的底层程序开发。
话说C语言可能也是顺应时代,因为它刚好诞生在计算机系统时代。那么还有一种语言也是,Java诞生在网络和Windows时代,当时需要解决的是跨平台问题,而Java作为面向对象的高级语言,提出了用跨平台的方法去解决跨平台的问题,于是Java顺势便火了起来,也一直火到现在,在学Java时,我们通常会学到跨平台,对象,运行时等,主要也是为了解决跨平台问题。
说到了C语言,那么还有一个C++,它是在C的基础上发展演变过来的,它有面向对象的特点,又和底层语言C有着相似的地方,一般用来写大型软件的开发,小编在Pr中发现了C++,虽然不知道Pr的全部开发是否为C++,但是至少有C++的成分。在学习C++时我们大概会学对象,多态,继承等。
还有一类前端语言,上面所说的称为后端语言,前端语言包括HTML,CSS,JS等,精通前后端的我们称为全栈工程师。前端语言主要处理的是网页,小程序,网站建设等。
聊完这些语言后,我们来开始画“Python”咯。
前有用Python实现温度转换,这有画图功能,感觉Python功能挺多的,不知道下次还会有什么好玩的。
Python之所以能实现画图是因为具有超多的库(听说有超过13w+多的库),而这些库是能够被我们直接拿来用的,全球的开发者都为Python库的扩大做了许多贡献。
Python的库分为标准库和第三方库,标准库是随解释器安装到系统中的功能模块,而第三方库就得看自己需求独自进行安装了。而下面所说的库是Python的基本标准库。下面所说的库,以及以后会遇到的包,模块等,一般我们现在统称为模块。
下面我们先看一下它的源代码:
#PythonDraw.py
import turtle as t
t.setup(650,350,200,200)
t.penup()
t.fd(-250)
t.pendown()
t.pensize(25)
t.pencolor("red")
t.seth(-40)
for i in range(4):
t.circle(40,80)
t.circle(-40,80)
t.circle(40,80/2)
t.fd(40)
t.circle(16,180)
t.fd(40*2/3)
t.done()
今天我们来学习一下如何用Python的库来画图。
1.GO!
#PythonDraw.py
首先我们用了#这个符号来为此程序命名,而#后面的部分并不会写进程序的代码中,因为#和C语言中的//符号功能是一样的,叫注释功能。在#后面可以随便写,不过程序员一般都会用注释来解释程序代码,因为时间长了后可能会忘记部分代码是来干嘛的,毕竟大型程序的代码非常多。
2.第一行
import turtle as t
此行代码有个保留字(上篇Python可能说到了关键字,小编查了一下关键字和保留字的区别,发现还是有些不同的,所以纠正一下哈。保留字是在语言已经定义过的字,使用者不能把这些字作为变量名或过程名使用;而关键字是在语言中有特定含义的,成为语法中一部分的那些字。而它们的区别便是某些保留字并没有运用到当前的语法中,区别不大,大家知道就行)import,它引入了一个标准库turtle,没错,它就叫turtle(海龟)。
import的主要功能是引入一个模块,在这个程序中引入了一个模块:绘图库turtle,至于为什么叫海龟,小编也不知啊。
在turtle后面还有一个as,这是用来干嘛的呢,如果我们没有写as,那么在此行以下的所有语句中t都要改成turtle,是不是感觉很麻烦,所以as的功能便是用t来代替turtle。
其实用import引入库最开始的编码风格是这样的,如下:
import<库名>
<库名>.<函数名>(函数参数)
import还有一些用法,比如用from和import两个保留字一起组合,那么在后面调用函数时便不需要写成<库名>.<函数名>的形式。是不是要比上面的那种方法简单一点呢,不过这也是有缺点的,如果写的程序比较大,用到的函数比较多,那么就很有可能会造成重名的现象,使程序变得混杂。
from<库名>import<函数名> #或者from<库名>import*
<函数名>
上面两种都不太方便,第一种写得有点多,第二种容易重名,所以小编用了import+<库名>+as+(自定义名称)的形式,这个自定义名称可以是自己随便起的,这样也会方便很多。
据说turtle库诞生的时间还蛮早,好像是1969年,它也是入门级的图形绘制函数库。如下图便是用turtle绘制出来的,相信你看完此文后能自己画出更好看的图片。
在turtle库中,我们可以了解turtle库的基本使用方法,如绘图的窗体布局,绘图的坐标系(有空间坐标体系和角度坐标体系),还有大家在买电脑遇到的RGB色域。那么RGB是啥呢,今天我们来简单认识一下它。
RGB由三种基础色(红,蓝,绿)组合构成了万物色,在RGB色彩模式中,RGB每色取值范围为0~255或者0~1之间的小数,那么我们怎么用它呢,在turtle中提供了turtle.colormode(mode)来设置模式,如turtle.colormode(1.0)则表示用的是RGB的小数值模式,用turtle.colormode(255)表示使用的是RGB的整数值模式。下面给出了一些基本的颜色数值,还有更多的颜色RGB数值就得靠小伙伴自己去搜索咯。
在我们在开始讲turtle库的更多函数时,我们先来个简单分类,turtle程序语法元素有:
turtle画笔控制函数;
turtle运动控制函数;
turtle方向控制函数等,因为这个程序大概就讲的这几类控制函数,程序中还有其它的关于循环的语句。
3.第二行
t.setup(650,350,200,200)
在用turtle写的代码中,运行后我们会看到一个窗体,它是turtle的一个画布空间,在这个空间中我们使用的最小单位为像素,既然有空间,那么我们就会有坐标来规范它。在我们电脑的屏幕中,最左上角的位置便是(0,0),在画布空间中亦是如此。如果我们自己不设置窗口的位置,那么它会自动默认为在电脑屏幕中间的位置。
在turtle库中,有turtle.setup函数来控制窗口的位置以及窗口的大小。它的基本形式为turtle.setup(width,height,startx,starty),前两个为宽度和高度,以及窗口的x,y坐标,x和y可以不填,系统会默认为在电脑屏幕中间位置。其实setup并不是绘图必须要有的,只有当我们需要控制窗口的大小和位置时才会拿出来。
所以上面语句我们可以理解为在电脑屏幕中生成一个宽度为650像素,高是350像素,窗体的左上角在电脑屏幕中(200,200)的位置。
在画布窗口这个窗口中,它也是有坐标来规范的,在这个窗口的坐标体系中,有绝对坐标和海龟坐标两种。在绝对坐标中,海龟在窗口的正中心,那么正中心的坐标就为(0,0),海龟的头向着窗口的右侧。如图:
那么海龟怎样运动呢?运动又怎么用代码表示呢?turtle提供了一个函数为turtle.goto(x,y)。如图小编做了一个例子,下图中划有圈圈的地方为坐标原点(0,0),我们可以看到海龟(实际上看到的是个点)从中心位置出发,顺着箭头到达最终指向的坐标。
那么海龟运动的方向又是咋样的呢?我们在下图可以看到海龟的运动方向。那么海龟的运动有木有函数可用呢,当然是有的啦,比如海龟向正前方运行就有turtle.forward(d),别名为turtle.fd,向反方向就有turtle.bk(d),还有一个稍微复杂一点的函数表示海龟的运动方向,叫 turtle.circle(r,angle),它表示的是以左侧的某一点为圆心,进行曲线运动,上面的正反方向均为直线运动。
前面说到有空间坐标系和角度坐标系两种,了解了空间坐标系,那么我们来康康角度坐标系把(如下图)。在角度坐标系中,x轴正方向表示0°和360°,y轴正方向表示90°和-270°,这样的一个坐标体系我们称之为绝对坐标。
恰好前面说到有海龟运动方向,那么在角度坐标系中我们该如何改变海龟的行进方向呢,turtle提供了一个turtle.seth(angle)函数来改变海龟的行进方向,我们也看到括号内只有angle一个参数,所以它只改变行进方向,并不会改变运动距离。
在海龟运动的角度坐标体系中,还有其它的函数来表示海龟的运动角度,如:turtle.left(angle)表示让当前的海龟向左,turtle.right(angle)表示让当前的海龟向右。
前面说了这么多函数,其实把程序中的有些语句已经包含了,那么我们现在以代码块的形式来为大家讲解。
4.画笔控制函数
t.penup()
###t.fd(-250)
t.pendown()
t.pensize(25)
t.pencolor("red")
接下来我们以语法元素为模块来为大家讲解,上面的语句(忽略第二行,它不是画笔控制函数)。在除开第二行的这四句语句中,我们可以发现它们都有个共同点,那就是前面都有个pen(笔)。在画笔控制函数中,一般penup和pendown是成对出现,既然画笔能up(在上面飞),那么肯定也会有down(掉下来的时候呀)。turtle.penup和turtle.down也有别名叫turtle.pu和turtle.pd,也就是英文首字母的缩写 。
那么pensize又是用来干嘛的呢,从英文我们也容易看出是和大小有关的,没错,它就是用来控制画笔宽度的,别名为turtle.width。在此程序中,我们将画笔的大小设置为25,程序运行后根据图像来看还是有点大的。
pencolor也容易看出是与颜色相关的,我们这里用的是颜色字符串(切记颜色字符串必须是小写哦)来为海龟(画笔)涂上一层颜色,还可以用前面讲到的RGB的小数值来表示,如:t.pencolor(0.63,0.13,0.94),甚至还可以直接将这些小数打包为一个元组值,直接放入pencolor函数中,如t.pencolor((0.63,0.13,0.94))。
5.运动控制函数
t.fd(-250)
这句可理解为海龟倒退行进250个像素。
t.circle(40,80)
控制运动函数在讲解第二行代码时已经讲了一些,这里再补充一下。前面有说到turtle.circle(r,angle)函数,还有一种写法是turtle.circle(r,extent=None),意思是根据半径为r绘制extent角度的弧形。
一般默认为圆心在海龟的左侧,但如果是负数,那么圆心便在海龟的右侧,如图为程序实例:
6.方向控制函数
t.seth(-40)
这个函数前面也讲到了,不过我们还是来复习一下,turtle提供了一个turtle.setheading(angle)函数来改变海龟的行进方向,在括号内只有angle一个参数,所以它只改变行进方向,并不会改变运动距离。turtle.setheading(angle)函数的别名便是turtle.seth(angle)。
方向控制函数还有用来表示海龟的运动角度,如:turtle.left(angle)表示让当前的海龟向左,turtle.right(angle)表示让当前的海龟向右。
7.循环语句
for i in range(4):#i从0开始计数
t.circle(40,80)
t.circle(-40,80)
最后我们来讲解一下循环语句和range函数。循环语句我们用到的是for...in结构(可认为一个固定搭配),其中还包含有一个range函数。循环语句的基本结构为:
for<变量>range(参数)#参数为循环的次数,若次数固定,则循环次数为0~(次数-1)
循环执行语句
下面演示一个简单程序实例:
那么range函数在里面起什么作用呢,它的作用是产生循环序列计数。range包含两种使用方法,第一种是range(N),用来产生0~N-1个整数序列;还有一种相差不大,为range(M,N),用来产生从M到N-1个整数序列,共N-M个。
8.运行程序
t.done()
这里最后还有一句语句,它的作用是不让窗口关闭,若没有此语句,那么窗口在完成绘制“Python”后便会自动关闭。
下图表示“Python”绘制成功啦。
是不是看起来不怎么像,其实也还好啦~
最后想说的是,大家一定要把英语学好,这个程序中许多函数的名称和英文有很大关系,英语会,程序理解起来也更方便
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