趣玩Python之绘制基本图形

Python中的类库极其丰富，数据科学中经常会用到可视化技术。今天我们来一起学习一下Python中基本图形的绘制方法，本文我们将主要基于turtle(小乌龟)库来画图~

为了方便后面进行交互性演示，这里我建议大家安装好Anaconda，传送门是 https://www.anaconda.com/distribution/>，请根据自己电脑的操作系统(Windows/Mac/Linux)自行下载和安装，记得要选 Python3.7的版本，因为Python 2.7官方不打算维护了。

后面我们需要用到其中的一个强大工具箱 jupyter notebook。

Anaconda安装完毕之后呢，接下来，在电脑的命令行(终端)中输入如下命令:

jupyter notebook来启动notebook，这时会打开浏览器，进入网址http://localhost:8888/tree，其界面如下~

接下来，我们需要创建一个notebook文件，按下图操作，点Files -> New -> Python 3即可。

创建好之后，可以按下图对notebook文件重命名:

画正方形

现在，我们先画一个正方形试试水~

想象一下，我们现在一个起点o，如何从这个起点o画一个正方形呢？好啦，考虑一下后发现是这样的:

先水平向右画一条直线，长度比如就为100像素吧
画完上一条边后，顺时针旋转90°角，再画一条等长度的边
循环上一步骤几次，正方形就画出来了
最后停止画笔

具体代码如下:

# 画正方形
import turtle as t # 调用turtle库，并给它一个别名t
t.pensize(2) # 设置线的大小
for i in range(4): # 画四条边
    t.fd(100) # 每一次画100个像素
    t.left(90) # 画100个像素之后转动90°
t.done() # 绘图结束后停止画笔

画三角形

同理，我们现在一个起点o，如何从这个起点o画一个三角形呢？好啦，考虑一下后发现是这样的:

先水平向右画一条直线，长度比如就为100像素吧
画完上一条边后，逆时针旋转120°角，再画一条等长度的边
接着，顺时针旋转60°角，再画一条等长度的边
最后停止画笔

具体代码是:

# 画三角形 
import turtle as t
import time
t.forward(100)
time.sleep(0.2)
t.left(120)
t.forward(100)
time.sleep(0.2)
t.right(60)
t.backward(100)
time.sleep(0.2)

time.sleep(0.3)
t.done()

画六边形

画六边形和正方形有点像，我们只需把之前每次画新边时旋转的90°改为60°，并把循环次数改为6即可。

具体代码是:

# 画六边形
import turtle
turtle.pensize(2) #设置线的大小
for i in range(6): #因为有六条边，所以我们画六次
    turtle.fd(100) #前进100个像素单位
    turtle.left(60) #向左旋转60度（每一个内角的外角都为60°）
turtle.done() # 画布停留

画两个六边形的叠边图

想象一下两个六边形对称性地错位，其特点是，有九条边，小乌龟最后会回到的自己的出发点，所以角度是360°的倍数，又因为有九条边所以我们可以得出每次转角为80°。

于是，画这个叠边图与画六边形有点像，我们只需把之前每次画新边时旋转的60°改为80°，并把循环次数改为9即可。

其具体的代码为:

# 画 两个六边形叠边图
import turtle
turtle.pensize(2)
for i in range(9):# 因为有九条边，所以我们选择画九次
    turtle.fd(150)
    turtle.left(80)# 每次转角为80°
turtle.done()

画同切圆

首先，同切圆是什么？直接给个图吧，就是这样(多个圆都切于同一条线，比如我们就用水平线):

怎么画一个同切圆呢？观察后发现可以这么干:

先以一定长度为半径，画一个圆，画完后默认会回到原起点
增大半径，再重复上一步骤
重复上一步骤
最后停止画笔

我们这就画有4个圆同切吧~

具体代码为:

# 画同切圆
import turtle
turtle.pensize(2)#以左侧30像素处为圆心绘制360°即绘制一个圆（不给出弧度值则表示默认画一个圆）
turtle.circle(30)
turtle.circle(40)
turtle.circle(50)
turtle.circle(60)
turtle.done()

画五角星

在草稿纸上画了画之后，我们会发现五角星和正方形的画法类似，旋转角度为144°，边数为5。

其具体代码为:

# 画五角星

import turtle
p = turtle
p.pensize(3)
for i in range(5):
    p.forward(100)
    p.left(144)#左转144°
turtle.done()

画奥运五环

奥运五环正式版我们就不要求完全一样了，我们只需要画出如下近似的即可~

观察之后，我们大概可以这样做:

画一个完整的圆，此时画笔回到的起点

但我们需要将画笔搬到该点关于圆心对称的地方继续画，怎么办呢？这时我们可以使用turtle中的goto(x,y)函数，直接将画笔移动到坐标(x,y)‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‭‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‪‬‫‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‮‬‪‬‪‬‪‬‪‬‪‬‮‬‫‬‫‬
从新的起点继续画完整的圆，画完后移动画笔，直到画完最开始的3个圆，并按要求为边上色

用同样的方式画完最后两个圆，并按要求为边上色

wu-huan-draw

其具体代码为:

# 画奥运五环
import turtle
p = turtle
p.pensize(3)
p.color("blue")
p.circle(30,360)
p.pu()
p.goto(60,0)
p.pd()
p.color("black")
p.circle(30,360)
p.pu()
p.goto(120,0)
p.pd()
p.color("red")
p.circle(30,360)
p.pu()
p.goto(90,-30)
p.pd()
p.color("green")
p.circle(30,360)
p.pu()
p.goto(30,-30)
p.pd()
p.color("yellow")
p.circle(30,360)
p.done()

画风轮

最后呢，我们来画一个风轮，其中要求每个风轮内角为45度，风轮边长150像素。

结合画上一个图的经验，其实我们结合goto(x,y)函数来画4个45°的扇形即可~

其具体的代码是:

# 画风轮
import turtle
for i in range(4):
    turtle.fd(100)
    turtle.right(90)
    turtle.circle(-100,45)
    turtle.goto(0,0)
    turtle.left(45)
turtle.done()

总结

今天我们用 turtle 库画了很多基础的图形，都比较简单，大家可以发挥自己的想象力多画一些更好玩的。