小朋友们,你试过用Python语言绘制小猪佩奇吗?来完成你的第一个创作吧!

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在上一章中,我们用海龟绘图绘制了机器猫的卡通图像。在本章中,我们介绍如何用海龟绘图来绘制小朋友们喜欢的另一个卡通形象——小猪佩奇。

1 程序分析

我们先来看一下小猪佩奇的样子,如图1所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105075.jpg{30%}

图1

观察这个图像可以发现,小猪佩奇基本是由各种曲线构成的。她的鼻子是个椭圆。头是几条弧线连接而成,耳朵也是由几条弧线构成的。眼睛是大圆套小圆。腮是一个实心圆。嘴巴就是一条弧线。然后就是身体,左边和右边两条曲线,下面是一条直线。胳膊可以通过直线表示,手指用曲线表示。我们还可以用两条竖线表示左腿和右腿,用两条横线表示脚。最后用3条弧线画出带卷的小尾巴。

我们还是使用自定义函数,按照小猪佩奇的部位来定义各个绘制函数:nose(鼻子)、head(头)、ears(耳朵)、eyes(眼睛)、cheek(腮)、mouth(嘴巴)、body(身体)、hands(手)、foot(脚)和tail(尾巴)。函数的名字就表明了该函数负责绘制的身体部位。

2 绘制弧线和椭圆

可以看到很多部位都是用弧线画出来的。我们在第12章介绍circle()函数时曾提到过,这个函数有3个参数,分别是radius(半径)、extent(弧度)和steps(做半径为radius的圆的内切正多边形),其中后面两个参数是可选的。

之前我们都是用circle()函数画圆,所以要么只给这个函数传递一个参数,要么在传递第2个参数的时候将其设置为360。如果用circle()函数画弧线,那就要为第2个参数指定相应的弧度。

我们通过一个简单的示例,来看看如何画弧线,代码请参见ch14\1.py。

import turtle
turtle.pencolor("red")
turtle.setheading(-80)
turtle.circle(100,120)

执行结果如下所示,在窗口中画出了一个条红色弧线,如图2所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105087.png{50%}

图2

因为turtle中并没有直接画椭圆的函数,所以我们要换一个思路。如果我们想利用一个正多边形来模拟圆的话,当边足够多的时候,就可以模拟出一个非常接近的圆。例如,正120边形,看上去就很接近圆了。我们来试着做一做,代码请参见ch14\2.py。

import turtle 
turtle.pendown()
for j in range(120):        # 重复执行120次
    turtle.forward(5)       # 移动5个像素
    turtle.left(3)          # 左转3度
turtle.penup()

我们执行一个循环120次,每次循环中移动5个像素,然后左转3度。这样完成循环后,正好左转了360度,回到了最初的位置。执行过程中,在窗口中,我们会看到光标从初始位置出发,按逆时针方向画出了一个近似的圆,如图3所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105097.png{50%}

图3

如果修改forward()中的参数,还可以画出不同半径的圆。这样就给了我们更大的自由度。在角度范围内,通过修改forward()中的参数来影响画弧的速度。我们还是画120个弧线,但是这次通过if-else条件语句,在前30步让画弧的速度由慢到快,接下来的30步速度由快到慢,此后的30步让画弧的速度再次由慢到快,最后的30步速度又由快到慢,这样不匀速的画法,就可以形成一个椭圆。我们来试着做一做,代码请参见ch14\3.py。

import turtle 
turtle.pendown()
segment=1
for i in range(120):
    if 0<=i<30 or 60<=i<90:
        segment= segment+0.2
        turtle.left(3) 
        turtle.forward(segment) 
    else:
        segment= segment-0.2
        turtle.left(3)
        turtle.forward(segment)

运行这段代码,可以看到turtle画出了一个椭圆,如图4所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105106.png{50%}

图4

3 导入turtle模块

从这里开始,我们要介绍如何绘制小猪佩奇,完整代码请参见ch14\4.py。

还是和上一章中提到的情况相同,要使用海龟绘图,我们需要先导入turtle模块。我们还是采用第11章介绍的导入模块的第2种方法:

from turtle import *

这样就可以导入turtle模块中所有的方法和变量,然后就可以直接调用方法了,而不需要再添加“turtle.”前缀。

4 绘制程序

4.1 设置画布和画笔

首先,我们定义一个setting()函数,用它来设置画布和画笔。setting()函数的代码如下所示。

def setting():    
    setup(800,500)
    pensize(4)
    hideturtle()
    colormode(255)
    speed(10)

setting()函数主要做一些绘制前的设置和准备工作。它先将画布设置为800像素宽和500像素高的大小。然后设置画笔的大小为4,隐藏小海龟图标。调用colormode(255)设置RGB色彩值范围为0~255。调用speed(10) 将画笔速度设置为10。

4.2 nose()函数

接下来,我们先定义绘制鼻子的函数,该函数的代码如下所示。

def nose():    
    penup()
    goto(-100,100)    
    setheading(-30)
    color((255,155,192),"pink") #画笔色是浅粉,填充色是粉色
    pendown()    
    begin_fill()
    #绘制一个椭圆作为鼻子的轮廓
    segment=0.4
    for i in range(120):
        if 0<=i<30 or 60<=i<90:
            segment= segment+0.08   #加速
            left(3)                 #向左转3度
            forward(segment)        #画直线
        else:
            segment= segment-0.08   #减速
            left(3)                 #向左转3度
            forward(segment)        #画直线
    end_fill()
    #左鼻孔
    penup()
    setheading(90)
    forward(25)
    setheading(0)
    forward(10)
    color((255,155,192),(160,82,45)) #画笔色是浅粉,填充色是黄土赭色    
    pendown()
    begin_fill()
    circle(5)    
    end_fill()
    #右鼻孔
    penup()
    setheading(0)
    forward(20)
    pendown()
    begin_fill()
    circle(5)
    end_fill()

首先调用penup()函数拿起画笔,避免在画布上留下痕迹。然后调用goto()函数将画笔定位到指定坐标。调用setheading()设置画笔启动时运动的方向。然后调用color()函数,将画笔的颜色设置为浅粉色,将填充的颜色也设置为粉色,这是佩奇的标志性的颜色。然后调用pendown()函数,落下画笔,现在画笔的任何移动都会留下轨迹。接下来,我们绘制了一个椭圆,绘制方法在2节已经介绍过,这里不再详述。这样鼻子的轮廓就绘制完成了。

下面我们来绘制佩奇的鼻孔。还是拿起画笔,将画笔定位到指定坐标,设置启动时运动的方向,指定画笔颜色和填充颜色,落下画笔。然后画一个圆。这样就画好了左鼻孔,右鼻孔的代码也类似,这里就不再赘述。调用这个函数,看一下绘制效果,如图5所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像1053png{55%}

图5

4.3 head()函数

接下来我们定义head()函数,它用来绘制头部。head()函数的代码如下所示。

def head():         
    penup()
    goto(-69,167)
    pendown()
    color((255,155,192),"pink")   
    begin_fill()
    setheading(180)
    circle(300,-30)
    circle(100,-60)
    circle(80,-100)
    circle(150,-20)
    circle(60,-95)
    setheading(161)
    circle(-300,15)
    #勾画出右半个鼻子的轮廓,避免填充时覆盖掉
    penup()
    goto(-100,100)
    pendown()
    setheading(-30)

    segment=0.4
    for i in range(60):
        if 0<=i<30 or 60<=i<90:
            segment= segment+0.08
            left(3)        
            forward(segment)     
        else:
            segment= segment-0.08
            left(3)
            forward(segment)
    end_fill()

拿起画笔,将画笔定位到指定坐标,落下画笔。指定画笔颜色和填充颜色。调用begin_fill()函数开始填充。设置启动时运动的方向,然后通过绘制几条弧线把头绘制出来。

接下来,又重新拿起画笔,将画笔定位到(−100,100),这是画鼻子时的位置。然后勾画出右半个鼻子的轮廓,也就是半个椭圆。这样做是为了避免填充头的时候把鼻子覆盖掉。最后调用end_fill()函数结束填充。

调用这个函数,看一下其绘制效果,如图6所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105322.png{55%}

图6

4.4 ears()函数

接下来我们定义ears()函数,用来绘制耳朵。ears()函数的代码如下所示。

def ears():        
    color((255,155,192),"pink")
    #左耳朵
    penup()
    goto(0,160)
    pendown()
    begin_fill()
    setheading(100)
    circle(-50,50)
    circle(-10,120)
    circle(-50,54)
    end_fill()
    #右耳朵
    penup()
    setheading(90)
    forward(-12)
    setheading(0)
    forward(30)
    pendown()
    begin_fill()
    setheading(100)
    circle(-50,50)
    circle(-10,120)
    circle(-50,56)
    end_fill()

代码和前面类似,这里不再赘述。调用这个ears()函数,看一下其绘制效果,如图7所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105329.png{55%}

图7

4.5 eyes()函数

接下来我们定义eyes()函数,用来绘制眼睛。eyes()函数的代码如下所示。

def eyes():  
    #左眼眶    
    color((255,155,192),"white")
    penup()
    setheading(90)
    forward(-20)
    setheading(0)
    forward(-95)
    pendown()
    begin_fill()
    circle(15)
    end_fill()
    #左眼珠
    color("black")
    penup()
    setheading(90)
    forward(12)
    setheading(0)
    forward(-3)
    pendown()
    begin_fill()
    circle(3)
    end_fill()
    #右眼框
    color((255,155,192),"white")
    penup()
    setheading(90)
    forward(-25)
    setheading(0)
    forward(40)
    pendown()
    begin_fill()
    circle(15)
    end_fill()
    #右眼珠
    color("black")
    penup()
    setheading(90)
    forward(12)
    setheading(0)
    forward(-3)
    pendown()
    begin_fill()
    circle(3)
    end_fill()

调用这个函数,看看绘制效果,如图8所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105337.png{55%}

图8

4.6 cheek()函数

接下来,我们定义cheek()函数,它绘制一个红色的圆,用来表示腮红。cheek()函数代码如下所示。

def cheek():            
    penup()
    goto(80,10)
    setheading(0)
    color((255,155,192))
    pendown()    
    begin_fill()
    circle(30)
    end_fill()

调用这个函数,看一下其绘制效果,如图9所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105344.png{55%}

图9

4.7 mouth()函数

接下来我们定义mouth()函数,就是绘制一个红色弧线,用来表示嘴巴。mouth函数的代码如下所示。

def mouth():         
    penup()
    goto(-20,30)
    color(239,69,19)
    pendown()
    setheading(-80)
    circle(35,120)

调用这个函数,看一下绘制效果,如图10所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105351.png{55%}

图10

4.8 body()函数

接下来,我们定义body()函数,用来绘制身体。body()函数的代码如下所示。

def body():         
    color("red",(255,99,71))
    #身体左边的曲线
    penup()
    goto(-32,-8)
    pendown()
    begin_fill()
    setheading(-130)
    circle(100,10)
    circle(300,30)
    #身体底边
    setheading(0)
    forward(230)
    #身体右边的曲线
    setheading(90)
    circle(300,30)
    circle(100,3)
    color((255,155,192),(255,100,100))
    #把脸上的下巴颏画出来,避免填充时覆盖掉
    setheading(-135)
    circle(-80,63)
    circle(-150,24)
    end_fill()

调用这个函数,看一下绘制效果,如图11所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105359.png{55%}

图11

4.9 hands()函数

接下来,我们定义hands()函数用来绘制手。hands()函数的代码如下所示。

def hands():         
    color((255,155,192))
    # 左手的中间手指
    penup()
    goto(-56,-45)
    pendown()
    setheading(-160)
    circle(300,15)
    #通过一个弧形表示左手另外两根手指
    penup()
    setheading(90)
    forward(15)
    setheading(0)    
    pendown()
    setheading(-10)
    circle(-20,90)
    # 右手的中间手指
    penup()
    setheading(90)
    forward(30)
    setheading(0)
    forward(237)
    pendown()
    setheading(-20)
    circle(-300,15)
    #通过一个弧形表示另外两根手指
    penup()
    setheading(90)
    forward(20)
    setheading(0)
    pendown()
    setheading(-170)
    circle(20,90)

调用这个函数,看看绘制效果,如图12所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105367.png{55%}

图12

4.10 feet()函数

接下来,我们定义feet()函数,用来绘制脚。feet()函数的代码如下所示。

def feet():            
    #左腿
    pensize(10)
    color((240,128,128))
    penup()
    goto(2,-177)
    pendown()
    setheading(-90)
    forward(40)
    setheading(-180)
    #左脚
    color("black")
    pensize(15)
    forward(20)
    #右腿
    pensize(10)
    color((240,128,128))
    penup()
    setheading(90)
    forward(40)
    setheading(0)
    forward(90)
    pendown()
    setheading(-90)
    forward(40)
    setheading(-180)
    #右脚
    color("black")
    pensize(15)
    forward(20)

为了简单起见,我们就用直线来表示腿和脚,调用这个函数,看一下绘制效果,如图13所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105377.png{55%}

图13

4.11 tail()函数

这里定义了tail()函数,用来绘制尾巴。tail()函数的代码如下所示。

def tail():               
    pensize(4)
    color((255,155,192))
    penup()
    goto(148,-155)
    pendown()
    setheading(0)
    #打卷的尾巴
    circle(70,20)
    circle(10,330)
    circle(70,30)

调用这个函数,来看一下效果,如图14所示。

F:\paiban\电子书\19-10-52055\b236-web-resources\image\图像105387.png{55%}

图14

到这里,我们的小猪佩奇就绘制完成了,看上去是不是和图1很像呢?

5 小结

在本章中,我们使用海龟绘图绘制了一个小猪佩奇的形象,进一步加深读者对海龟绘图的了解和掌握。读者也可以尝试使用海龟绘图绘制自己喜欢的其他图案。

本文摘自《Python少儿趣味编程》,还可以在本书中学习绘制海龟,机器猫哟!快来带领孩子从零开始学Python吧。

本书是少儿学习Python编程的趣味指南,全书共17章,按照由简到难、逐步深入的方式组织各章内容。本书从认识Python开始,首先介绍了Python的安装和IDLE的使用,然后依次介绍了变量、数字和字符串、列表、元组和字典、布尔类型等数据类型,以及条件、循环、异常和注释、函数、面向对象编程、文件操作等基础知识,并且通过实际案例讲解了海龟绘图、Pygame基础和游戏编程,以及Python在自然语言处理方面的应用。

本书精心选取内容,注重难易适度和趣味性,语言通俗易懂,代码示例丰富。在多章的末尾,还给出了一些练习题并给出了解答。本书适合想要学习Python编程基础的少儿(尤其是10岁以上的孩子)及想要教孩子学习编程的家长阅读,也适合少儿编程培训班的老师用作少儿编程培训的教材。