🐢 海龟画图

一、什么是海龟画图？

海龟画图（Turtle Graphics）是 Python 中一个非常有趣的绘图模块，它让我们通过控制一只“海龟”在屏幕上移动，从而画出各种图案。

• 入门简单：只需要几行代码就能画图。
• 形象直观：程序员能马上看到程序的“画画”结果。
• 容易拓展：从画正方形，到画多边形、花朵、甚至简单游戏，都能实现。
• 结果有趣：可以画图形、图案、写文字，还能创作小游戏等。

二、Turtle 是怎么工作的？

我们可以想象有一只“自动铅笔”在画布上：

• 它可以向前走、转弯、抬笔/落笔；
• 每次走动，都会在屏幕上留下线条；
• 控制它的“路线”，就能画出各种图形。

这只铅笔就是我们的 “海龟”。

三、如何使用海龟？

先导入模块，再使用命令控制海龟。例如：

import turtle           # 导入模块

t = turtle.Turtle()     # 创建海龟

t.forward(100)          # 向前 100 像素
t.left(90)              # 左转 90°
t.forward(100)          # 向前 100 像素

turtle.done()           # 绘制完成(每次绘制完成都需要写下这句话告知计算机)

运行这段代码后，海龟会画出一个简单的“L”形：

四、常见用途

用途	说明
画图形	正方形、三角形、五角星、圆等
写字	在画布上写“Hello”、“Python”等
设计图案	用颜色、角度、循环组合出美丽图形
小小游戏	比如点击事件、迷宫、找宝藏等

五、为什么要学它？

学习海龟画图最大的价值，是能把代码的运行结果直接呈现在画布上。每一条指令都会让图形发生变化，这让“顺序、方向、距离”这些编程中的抽象概念变得清晰可见，更容易理解代码究竟在做什么。

同时，海龟画图也自然地引出后续要学的循环、函数、变量等内容，让入门过程更平稳。图形画得不对时，很直观就能发现问题，调整思路也更轻松，是开始学习 Python 时很合适的起点。

##　六、海龟画图常用 API 总览

在 Python 里，API 函数就是程序提供给你调用的“功能接口”，你只需要按要求传入参数，就能让程序帮你完成某件事情，而不必自己去写全部实现过程。海龟画图里的 forward()、right() 就是 API 函数：你调用它，海龟就会移动或者转向，而不需要知道海龟内部是如何计算坐标、画线的。

1. 运动控制

函数/方法	示例	作用说明
forward(distance) / fd()	t.forward(100)	向前移动指定距离
backward(distance) / bk()	t.backward(50)	向后移动指定距离
right(angle) / rt()	t.right(90)	向右转动角度（顺时针）
left(angle) / lt()	t.left(90)	向左转动角度（逆时针）
setheading(angle) / seth()	t.setheading(0)	设置朝向（0为右，90为上）
goto(x, y)	t.goto(100, 200)	移动到指定坐标
setx(x) / sety(y)	t.setx(50)	设置横/纵坐标
home()	t.home()	回到原点，方向朝右
speed()	t.speed(0)	移动速度（1~10）(取0则最快)

2. 画笔控制

函数/方法	示例	作用说明
pendown() / pd()	t.pendown()	放下画笔，开始绘图
penup() / pu()	t.penup()	抬起画笔，移动时不画线
pensize(width)	t.pensize(5)	设置画笔粗细
pencolor(color)	t.pencolor("red")	设置画笔颜色（可用英文或RGB）
fillcolor(color)	t.fillcolor("yellow")	设置填充颜色
begin_fill()	t.begin_fill()	开始填充图形
end_fill()	t.end_fill()	结束填充图形
speed(speed)	t.speed(3)	设置画图速度（0最快，1-10）

3. 形状与图形绘制

函数/方法	示例	作用说明
circle(radius)	t.circle(50)	画圆（单位为半径，半径为正顺时针，负为逆时针）
circle(radius, extent)	t.circle(100, 180)	画部分圆（弧形）
dot(size, color)	t.dot(20, "blue")	画一个圆点（单位为直径）
stamp()	t.stamp()	在当前位置盖章
clearstamp(stampid)	——	清除指定 stamp
clearstamps()	t.clearstamps()	清除所有盖章

4. 海龟外观控制

函数/方法	示例	作用说明
shape("形状")	t.shape("turtle")	设置海龟形状（如 "turtle", "arrow"）
shapesize(w, h)	t.shapesize(2, 2)	设置形状大小（宽高倍数）
showturtle() / st()	t.showturtle()	显示海龟
hideturtle() / ht()	t.hideturtle()	隐藏海龟

5. 角度与坐标

函数/方法	示例	作用说明
heading()	angle = t.heading()	返回当前朝向角度
position() / pos()	x, y = t.position()	返回当前位置坐标
xcor() / ycor()	x = t.xcor()	获取当前横坐标 / 纵坐标
distance(x, y)	t.distance(0, 0)	计算当前位置到指定点的距离
towards(x, y)	t.towards(100, 100)	返回朝向指定点的角度

6. 画布控制与颜色设置

函数/方法	示例	作用说明
bgcolor(color)	t.screen.bgcolor("skyblue")	设置背景颜色
screensize(w, h)	t.screen.screensize(800,600)	设置画布大小
setup(width, height, startx, starty)	turtle.setup(800, 600, 100, 100)	设置窗口大小和位置（像素级窗口尺寸和屏幕位置）
reset()	t.reset()	清空画布并重置海龟
clear()	t.clear()	清空画布（不改变海龟位置和方向）

7. 状态判断与辅助函数

函数/方法	示例	作用说明
isdown()	t.isdown()	判断画笔是否放下
write(text, ...)	t.write("Hello", font=("Arial", 16, "normal"))	在当前位置写字

七、海龟画图的思路

1. 相对移动

海龟画图默认使用的是相对移动：每一步的方向和位置都基于海龟当前的状态。

• 指令示例：

t.forward(100)  # 向前走100步
t.right(90)     # 向右转90度

• 思路：
  1. 先确定当前方向
  2. 走多远
  3. 转多少度
  4. 重复操作，直到画出完整图形

优点：自然、顺手、容易用循环画多边形 缺点：海龟起点和方向不同，画出来的图形位置可能会变，需要思考相对位置。

2. 绝对坐标

海龟也可以直接移动到画布上指定的坐标点，这种方法叫绝对坐标定位。

• 指令示例：

t.goto(0, 0)     # 移动到坐标原点
t.goto(100, 0)   # 移动到 x=100, y=0

• 思路：
  1. 先确定每个顶点的坐标
  2. 按顺序让海龟跳到每个顶点
  3. 画出图形

优点：位置精确，不怕起点方向不同 缺点：需要计算坐标

NOTE

在实际的绘图过程中，我们也可以同时使用相对移动和绝对坐标的办法

八、示例

1. 绘制简单的几何图形

绘制一个正方形

import turtle as t


pen = t.Turtle()      # 创建海龟对象
pen.pensize(3)        # 设置画笔宽度
pen.pencolor("red")   # 设置画笔颜色


for i in range(4):
    pen.forward(100)
    pen.right(90)


t.done()              # 保持画布窗口

绘制一个等边三角形

import turtle
t = turtle.Turtle()
# 画一个边长为100的等边三角形
for i in range(3):
    t.forward(100)
    t.left(120)
turtle.done()

绘制一个圆形

import turtle
t = turtle.Turtle()
t.circle(50)
turtle.done()

绘制一个黄色的圆

import turtle as t
pen = t.Turtle()
pen.pensize(3)             # 画笔宽度
pen.pencolor("blue")       # 边框颜色
pen.fillcolor("yellow")    # 填充颜色
pen.begin_fill()           # 开始填充
pen.circle(100)            # 画半径为100的圆
pen.end_fill()             # 结束填充，自动封闭路径并填充颜色
t.done()

绘制一个圆环-方法1

import turtle as t

pen = t.Turtle()
pen.pensize(3)
pen.pencolor("blue")
pen.fillcolor("yellow")

# 画大圆，填充黄色
pen.penup()
pen.goto(0, -100)    # 大圆起点，圆心在 (0,0)，半径100
pen.pendown()
pen.begin_fill()
pen.circle(100)
pen.end_fill()

# 画小圆，填充背景色，圆心与大圆一致
pen.penup()
pen.goto(0, -60)     # 小圆起点，半径60
pen.pendown()
pen.fillcolor("white")
pen.begin_fill()
pen.circle(60)
pen.end_fill()

pen.hideturtle()
t.done()

绘制一个圆环-方法2

import turtle as t

pen = t.Turtle()
pen.pensize(30)         # 粗线条画圆
pen.pencolor("red")
pen.circle(100)
t.hideturtle()
t.done()

2. 绘制组合图形

房子形状（正方形 + 三角形屋顶）

import turtle
t = turtle.Turtle()
# 画正方形（房子主体）
for _ in range(4):
    t.forward(100)
    t.right(90)
# 画三角形（屋顶）
t.left(90)
t.forward(100)
t.right(45)
t.forward(70)
t.right(90)
t.forward(70)
turtle.done()

五角星＋正方形（中心叠加）

import turtle
t = turtle.Turtle()
# 画五角星
for _ in range(5):
    t.forward(100)
    t.right(144)
# 移动画正方形，确保中心对齐
t.penup()
t.goto(-50, -50)
t.pendown()
for _ in range(4):
    t.forward(100)
    t.right(90)
turtle.done()

三个不同大小的同心圆（层叠效果）

import turtle
t = turtle.Turtle()
radii = [50, 100, 150]
for r in radii:
    t.penup()
    t.goto(0, -r)  # 定位到圆底部起点
    t.pendown()
    t.circle(r)
turtle.done()

太阳和光线（圆 + 多条线）

import turtle
t = turtle.Turtle()
t.pencolor("red")
# 光线
for _ in range(12):
    t.penup()
    t.goto(0, 0)
    t.pendown()
    t.forward(70)
    t.backward(70)
    t.right(30)
# 太阳主体
t.penup()
t.goto(0, -50)
t.pendown()
t.fillcolor("yellow")
t.begin_fill()
t.circle(50)
t.end_fill()
turtle.done()