turtle，一个让Python编程变得快乐的库

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

今天是六一儿童节，为了回归童心，所以学习下Python的turtle库，写几个小游戏玩玩。

简介

Python的turtle库源自Logo编程语言，用于绘制图形和制作简单动画。它通过控制“海龟”在屏幕上移动绘制图像而得名。

turtle绘图

turtle库广泛用于编程教学，可以帮助零基础的初学者理解编程概念和逻辑结构。它通过可视化反馈，增强学习体验，并用于绘制图形、创建简单游戏和模拟物理现象。

安装与设置

因为turtle库是Python标准库的一部分，所以大多数情况下只需要确保安装了Python，然后就可以直接使用turtle库了。

基础用法

要使用Turtle库绘图，首先需要创建一个Turtle图形窗口Screen：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() screen.title("Turtle图形窗口示例") # 设置窗口标题 # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

创建Turtle对象后，可以开始绘图。以下是画一条线和一个圆的示例：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 画一条线 t.forward(100) # 向前移动100像素 # 画一个圆 t.circle(50) # 画一个半径为50像素的圆 # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

要创建一个Turtle对象并进行移动：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 向前移动150像素 t.forward(150) # 向后移动50像素 t.backward(50) # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

可以控制Turtle对象的方向和速度：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 向前移动100像素 t.forward(100) # 向右转90度 t.right(90) # 向前移动100像素 t.forward(100) # 设置Turtle的移动速度（1到10，1最慢，10最快） t.speed(5) # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

可以改变Turtle对象的颜色和形状，使其更加有趣：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 改变Turtle的形状（'turtle', 'arrow', 'circle', 'square', 'triangle', 'classic'等） t.shape('turtle') # 改变Turtle的颜色 t.color('blue') # 改变Turtle的填充颜色 t.fillcolor('red') # 向前移动100像素 t.forward(100) # 画一个圆 t.circle(50) # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

进阶用法

图形绘制

使用循环可以绘制出复杂且对称的图形，例如螺旋图案或对称的多边形。以下示例展示了如何使用循环绘制一个螺旋图形：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 设置Turtle的速度 t.speed(10) # 使用循环绘制螺旋图形 for i in range(50): t.forward(i * 10) t.right(144) # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

使用Turtle库可以很容易地绘制多边形和星形。以下是绘制五边形和五角星的示例：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 设置Turtle的速度 t.speed(5) # 绘制五边形 for _ in range(5): t.forward(100) t.right(72) # 移动Turtle到新位置绘制星形 t.penup() t.goto(-200, 0) t.pendown() # 绘制五角星 for _ in range(5): t.forward(200) t.right(144) # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

填充与颜色

使用begin_fill()和end_fill()进行图形填充turtle库允许使用begin_fill()和end_fill()方法进行图形填充，比如填充一个矩形：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 设置填充颜色 t.fillcolor("yellow") # 开始填充 t.begin_fill() # 绘制矩形 for _ in range(4): t.forward(100) t.right(90) # 结束填充 t.end_fill() # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

虽然turtle库不直接支持渐变效果，但可以通过逐步改变颜色实现渐变效果：

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 设置初始颜色 r = 0 g = 0 b = 0 # 设置Turtle的速度 t.speed(10) # 使用循环绘制渐变色螺旋图形 for i in range(50): t.pencolor(r/255, g/255, b/255) t.forward(i * 10) t.right(144) r = (r + 20) % 256 g = (g + 25) % 256 b = (b + 30) % 256 # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

五角星渐变色

文本和字体

turtle库提供了在绘图窗口中添加文本的方法。

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 在窗口中写入文本 t.penup() t.goto(0, 0) t.pendown() t.write("Hello, Turtle!", align="center", font=("Arial", 24, "normal")) # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

可以通过指定字体名称、大小和样式来自定义文本的外观:

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() # 创建一个Turtle对象 t = turtle.Turtle() # 在窗口中写入文本，设置字体样式和大小 t.penup() t.goto(0, 0) t.pendown() t.write("Custom Font!", align="center", font=("Times New Roman", 30, "bold")) # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

更复杂应用

以上的使用场景都是没有加上键盘绑定事件的（即键盘按下某些按键后会触发一些变化事件），所以加了键盘绑定后会更加复杂。

以开发一个小时候都玩过的《井字棋》为例, 源码地址：

https://gitee.com/jeffrey2021/children-day/blob/master/jingziqi.py

以下是部分源码展示（不全）

import turtle # 创建一个屏幕对象 screen = turtle.Screen() screen.title("井字棋游戏") screen.setup(width=600, height=600) screen.setworldcoordinates(-300, -300, 300, 300) # 初始化游戏状态 board = [["" for _ in range(3)] for _ in range(3)] current_player = "X" # "X" starts the game positions = { "1": (-200, 200), "2": (0, 200), "3": (200, 200), "4": (-200, 0), "5": (0, 0), "6": (200, 0), "7": (-200, -200), "8": (0, -200), "9": (200, -200) } # 画井字棋盘 def draw_board(): board_drawer = turtle.Turtle() board_drawer.speed(0) board_drawer.hideturtle() for i in range(1, 3): board_drawer.penup() board_drawer.goto(-300, 200 * i - 300) board_drawer.pendown() board_drawer.goto(300, 200 * i - 300) board_drawer.penup() board_drawer.goto(200 * i - 300, -300) board_drawer.pendown() board_drawer.goto(200 * i - 300, 300) board_drawer.penup() draw_board() # 定义绘制X和O的函数 def draw_x(x, y): pen = turtle.Turtle() pen.pencolor("blue") pen.penup() pen.goto(x - 50, y - 50) pen.pendown() pen.setheading(45) pen.forward(141) pen.penup() pen.goto(x + 50, y - 50) pen.pendown() pen.setheading(135) pen.forward(141) pen.hideturtle() def draw_o(x, y): pen = turtle.Turtle() pen.pencolor("red") pen.penup() pen.goto(x, y - 50) pen.pendown() pen.circle(50) pen.hideturtle() # 检查胜利条件 def check_winner(): pass # 定义放置棋子的函数 def place_mark(key): global current_player if key not in positions: return x, y = positions[key] row = int((y + 300) // 200) col = int((x + 300) // 200) if board[row][col] == "": if current_player == "X": draw_x(x, y) board[row][col] = "X" current_player = "O" else: draw_o(x, y) board[row][col] = "O" current_player = "X" winner = check_winner() if winner: screen.title(f"井字棋游戏 - {winner} 赢了!") screen.ontimer(reset_game, 2000) elif all(all(cell != "" for cell in row) for row in board): screen.title("井字棋游戏 - 平局!") screen.ontimer(reset_game, 2000) # 重置游戏 def reset_game(): pass def bind_key(): # 键盘事件绑定 for key in positions.keys(): screen.onkey(lambda k=key: place_mark(k), key) bind_key() # 让屏幕开始监听键盘事件 screen.listen() # 进入主循环，保持窗口打开 screen.mainloop() 

井字棋

Turtle调试与优化

常见问题与解决方法

• 图形显示异常：可能是因为坐标计算错误或绘制逻辑有误，检查坐标计算和绘制逻辑，确保每个图形元素的位置和大小正确。同时，使用try-except结构捕获异常，输出调试信息以排查错误。
• Turtle响应慢的问题，可能是由于绘制过程中的重复计算或不必要的绘制操作。尽量减少不必要的绘制操作。使用合适的数据结构来缓存和重复利用计算结果。

性能优化

• tracer()函数： 用于控制Turtle绘制过程的速度，可通过设置参数来调节绘制速度和刷新频率。
• update()函数： 用于手动刷新Turtle窗口，可在绘制完成后调用以一次性刷新窗口，提高绘制效率。

控制绘制速度

• 时间控制： 使用time模块来控制绘制速度，例如使用time.sleep()函数来在绘制过程中添加延迟，调节绘制速度。
• 循环控制： 在绘制循环中适当添加条件判断，控制绘制过程的速度和流畅度，避免过快或过慢的绘制效果。

总结

Python的turtle库使用还是相对比较简单，很适合新手用来练习，主要是写完之后有结果出来，能刺激学习欲望。

除了开发《井字棋》以外，turtle库还可以开发其他经典游戏，比如《1024》、《贪吃蛇》、《坦克大战》等，都可以尝试用来练练手。

参考文献

• Python官方文档：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/turtle.html#turtle.onkeypress

最后，祝大家六一儿童节快乐，玩游戏开心！