Занятие № 5. Компьютерная графика в Python
Теория
Модуль turtle
Чтобы использовать модуль рисования turtle, нужно его импортировать в вашу программу. Для этого в начале программы записывается следующая инструкция:
Таким образом мы из модуля turtle импортируем все функции и типы данных, которые в нём описаны (символ * как раз и означает, что импортируется всё содержимое модуля).
Работать с черепахой можно в процедурном или объектно-ориентированном стиле.
Процедурный стиль:
В программу импортируются все объекты и функции для работы с черепашкой. Вызванные функции для движения и рисования выполняются созданным заранее объектом типа Turtle.
Объектно-ориентированный подход полезен в том случае, когда для рисования используют две и больше черепашек:
from turtle import *
alice = Turtle() # черепаха alice
bob = Turtle() # черепаха bob
# указываем для каждой черепахи
# свой набор действий
alice.forward(60)
alice.write("Я - alice")
bob.right(180)
bob.forward(60)
bob.write("Я - bob")
done()
Черепаха обладает рядом свойств: координаты на плоскости в которых она находится, курс - куда направлена её голова. Изначально черепаха появляется в точке с координатами (0, 0) и повёрнута вправо. Само поле для рисования представляет собой координатную плоскость, начало координат находится в центре окна, положительное направление оси x направлено вправо, положительное направление оси y направлено вверх.
Текущее расположение и направление черепах можно узнать с помощью следующих методов:
| Свойство | Процедурный стиль | ООП стиль |
|---|---|---|
| Координата x Черепахи | xcor() |
<черепаха>.xcor() |
| Координата y Черепахи | ycor() |
<черепаха>.ycor() |
| Текущее направление Черепахи (в градусах) | heading() |
<черепаха>.heading() |
Движение черепахи
Управлять перемещением черепахи можно с помощью следующих методов:
| Метод | Назначение |
|---|---|
forward(<пиксели>) |
Движение вперёд на указанное количество пикселей в сторону, куда направлена Черепаха |
backward(<пиксели>) |
Движение назад на указанное количество пикселей |
right(<градусы>) |
Поворот Черепахи направо на указанное количество градусов |
left(<градусы>) |
Поворот Черепахи налево на указанное количество градусов |
goto(x, y) |
Переместить Черепаху в точку с координатами (x, y). |
Рассмотрим команды подробнее.
Если указать отрицательное число в качестве аргумента метода backward(), то черепаха
x
поедет вперёд.
Если вызвать метод left(370), то метод heading() вернёт значение, равное
x
?
10°.
Нарисуем многоугольник в следующем примере, используя методы forward() и left():
from turtle import *
speed(1)
n = 5
for i in range(n):
forward(75)
left(360 // n)
done()
Количество сторон будет зависеть от значения, хранящегося в переменной под именем
x
?
. При этом длина одной стороны будет равна
x
?
пикселей.
Рисование
Во время движения, черепашка рисует свою траекторию движения. Для настройки пера используются следующие методы:
| Метод | Назначение |
|---|---|
pensize(<пиксели>) |
Изменяем толщину линии |
penup() |
Поднимаем перо. С этого момента линия не рисуется |
pendown() |
Опускаем перо. С этого момента линия рисуется |
pencolor(<цвет>) |
Меняем цвет пера. Метод может принимать строковый аргумент <цвет> - название одного из встроенных цветов |
from turtle import *
# список цветов
colors = ["green", "orange", "blue", "indigo", "teal"]
for i in range(40):
# толщина линии зависит от итерации цикла
pensize(i)
# циклически меняем цвет линии: 0,1,2,3,4,0,1,2...
pencolor(colors[i % 5])
# с каждой итерацией увеличиваем длину стороны
forward(i * 2)
left(35)
done()
Очерченный черепахой контур можно залить выбранным цветом.
| Метод | Назначение |
|---|---|
fillcolor(<цвет>) |
Выбираем цвет заливки |
begin_fill() |
Обозначаем начало контура |
end_fill() |
Обозначаем конец контура. Если контур не замкнут, то две крайние точки соединяться отрезком |
from turtle import *
speed(1)
fillcolor("blue")
begin_fill() # начало заливки
n = 5
for i in range(n):
forward(75)
left(360 // n)
end_fill() # конец заливки
done()
СоветБиблиотека цветов
На сайте trinket.io есть интерактивная библиотека цветов. Кликните на желаемый цвет и скопируйте его название, чтобы использовать его в методах pencolor() и fillcolor().
Примеры
Пример № 1 (ex01.py)
Изобразите следующий фрагмент мозаики. Стартовая точка обозначена красным цветом:
Первый вариант решения
Нарисуем линии относительно текущей позиции черепашки.
from turtle import * speed(2) forward(60) left(135) forward(85) right(135) forward(60) right(135) forward(85) left(135) done()
Второй вариант решения
Используем метод goto() для перемещения черепашки по заданным координатам.
from turtle import * speed(2) x = 0 y = 0 goto(x + 60, y + 0) goto(x + 0, y + 60) goto(x + 60, y + 60) goto(x + 0, y + 0) done()
В этом случае добавляем переменные x и y - координаты точки относительно которой будет рисовать фрагмент мозаики. Это пригодится нам для решения следующей задачи.
Стоит отметить, что направление черепашки после выполнения программы x не поменялось.
Пример № 2 (ex02.py)
На основе фрагмента нарисуйте мозаику целиком:
Первый вариант решения
from turtle import *
speed(2)
w = 3 # ширина
h = 2 # высота
for x in range(0, 60 * w, 60):
for y in range(0, 60 * h, 60):
penup()
goto(x, y)
pendown()
forward(60)
left(135)
forward(85)
right(135)
forward(60)
right(135)
forward(85)
left(135)
done()
Второй вариант решения
from turtle import *
speed(2)
w = 3
h = 2
for x in range(0, 60 * w, 60):
for y in range(0, 60 * h, 60):
penup()
goto(x, y)
pendown()
goto(x + 60, y + 0)
goto(x + 0, y + 60)
goto(x + 60, y + 60)
goto(x + 0, y + 0)
done()
Пример № 3 (ex03.py)
Создайте следующее изображение с помощью черепашки.
from turtle import *
speed(1)
fillcolor("gray")
begin_fill()
forward(130)
left(90)
forward(100)
left(90)
forward(130)
left(90)
forward(100)
left(90)
end_fill()
penup()
goto(70, 20)
pendown()
fillcolor("blue")
begin_fill()
circle(30)
end_fill()
penup()
goto(70, 30)
pendown()
fillcolor("white")
begin_fill()
circle(20)
end_fill()
penup()
goto(20, 60)
pendown()
fillcolor("blue")
begin_fill()
circle(10)
end_fill()
penup()
goto(10, 100)
pendown()
goto(20, 120)
goto(40, 120)
goto(50, 100)
done()
Задания для самостоятельной работы
Задание № 1 (sam01.py)
Составьте из предложенных блоков программу для рисования равностороннего треугольника с длинной стороны 100 пикселей. Стартовая точка обозначена красной окружностью.
Среди предложенных блоков есть лишние.
✔
left(60)
left(120)
from turtle import *
forward(100)
forward(100)
done()
left(120)
forward(100)
right(120)