Python：绘制樱花树

编程语言 2020-04-07 10:31:14 阅读次数: 0

这篇文章参考了别人的博客《三月桃花开，用python给你带来你的桃花运，详细解析画一棵表白树》[1]，原文作者：沙漏在下雨，这里简单记录一下学习过程。

这里使用的是 python 的 turtle 模块，如果读者使用的是 Pycharm ，在使用 turtle 时会存在一些问题，可以看我的另一篇博客《Ubuntu：解决PyCharm中turtle模块无法使用的问题》[2]。

目录

一、代码详解

（一）绘制画幕

（二）绘制落花

（三）绘制树枝与花瓣

（四）绘制多棵树

 二、完整代码

（一）完整代码

（二）效果

一、代码详解

（一）绘制画幕

首先绘制画幕，命令说明如下：

  1. screensize(width, height, bg=color)：设置画幕大小及颜色
  2. setup(p1, p2)：设置画幕大小，当 p1、p2 为小数时表示屏幕占比；当 p1、p2 为整数时表示像素
  3. tracer(speed)：设置绘制速度，speed越大表示绘制速度越快
def get_screen(width, height, color, speed):
    # 创建画幕
    screen_obj = turtle.Screen()
    # 画布大小：(width, height)，颜色：color
    screen_obj.screensize(width, height, bg=color)
    screen_obj.setup(1.0, 1.0)
    # speed倍加速
    screen_obj.tracer(speed)

    return screen_obj

（二）绘制落花

在确定落花数量的情况下，我们首先要评估落花的范围，这里通过两句语句来约束落花的范围（落花数量越多，当然地落花范围也就越大）：

# 有正有负就可以让画笔往二个方向走
x = flower - 4 * flower * random()

# 花瓣整体宽度(-10, 10)
y = 10 - 20 * random()

然后我们来讲讲 turtle 常用的几个命令吧：

首先，我们得明确，对于 turtle 画布来说，其为一个 xOy 的平面，画布中心为原点 O ；对于 turtle 画笔来说，其有一个初始方向，指向 x 轴正方向。

  1. penup()：起笔（可以想象成画画的时候沾墨之后提笔）
  2. forward()：向前移动
  3. backward()：向后移动
  4. left(degree)：逆时针旋转 degree 度
  5. right(degree)：顺时针旋转 degree 度
  6. pendown()：落笔
  7. pencolor(color)：笔墨颜色为 color
  8. circle(r)：画一个半径为 r 的圆

代码如下：

def draw_petal(turtle_obj, flower):
    # 绘制掉落的花瓣
    for i in range(int(flower / 2)):
        # 有正有负就可以让画笔往二个方向走
        x = flower - 2 * flower * random()

        # 花瓣整体宽度(-10, 10)
        y = 10 - 20 * random()

        # 提笔，向前y，左转90，走x，落笔
        turtle_obj.penup()
        turtle_obj.forward(y)
        turtle_obj.left(90)
        turtle_obj.forward(x)
        turtle_obj.pendown()

        # 珊瑚色
        turtle_obj.pencolor("lightcoral")
        # 画圆
        turtle_obj.circle(1)

        # 回到起点
        # 提笔，后退x，右转90,后退y，落笔
        turtle_obj.penup()
        turtle_obj.backward(x)
        turtle_obj.right(90)
        turtle_obj.backward(y)
        turtle_obj.pendown()

（三）绘制树枝与花瓣

 读者会发现，在 drwa_tree 方法中，又出现了两次 drwa_tree 方法，这是一个递归的方法，可以简单理解为一棵树最下面的树枝最少且最粗，越往上树枝数量增加但是变细了。如果读者看不懂如下代码的话，可以查看《Turtle(python)画分形树理解递归》[3]文章。

def draw_tree(turtle_obj, branch, tree_color):
    # 设置一个最小分支长度
    min_branch = 4

    if branch > min_branch:
        if branch < 8:
            # 以0.5的概率，向左、右分支
            if randint(0, 1) == 0:
                # 左为白色
                turtle_obj.pencolor("snow")
            else:
                # 右为珊瑚色
                turtle_obj.pencolor("lightcoral")
            # 枝干
            turtle_obj.pensize(branch / 2)
        elif 8 <= branch <= 16:
            # 以0.33的概率，分为左、中、右分支
            if randint(0, 2) == 0:
                # 左为白色
                turtle_obj.pencolor("snow")
            else:
                # 中、右为珊瑚色
                turtle_obj.pencolor("lightcoral")
            # 树枝
            turtle_obj.pensize(branch / 4)
        else:
            # 褐色
            turtle_obj.pencolor(tree_color)
            # 细枝
            turtle_obj.pensize(branch / 10)

        # 最开始的树干长度
        turtle_obj.forward(branch)

        # 随机度数因子
        a = 1.5 * random()
        # 顺时针旋转随机角度（0～30度）
        turtle_obj.right(20 * a)

        # 随机长度因子
        b = 1.5 * random()
        # 往右画，直到画不动为止
        draw_tree(turtle_obj, branch - 10 * b, tree_color)

        # 左转随机角度
        turtle_obj.left(40 * a)
        # 往左画，直到画不动位置
        draw_tree(turtle_obj, branch - 10 * b, tree_color)

        # 右转一定角度
        turtle_obj.right(20 * a)
        # 提笔
        turtle_obj.penup()

        # 递归结束回到起点
        turtle_obj.backward(branch)
        turtle_obj.pendown()

（四）绘制多棵树

这部分代码的前半部分是用来约束树根的位置的，为了使树可以在图像中显示地较为完成，较大的树根应该更靠近于画幕底端，且不能太靠近两边，其余部分代码就很容易理解了。

def trees(tree_num):
    # 颜色
    color = ['brown', 'tan', 'black']

    for j in range(tree_num):
        # 树干颜色
        tree_color = color[randint(0, len(color) - 1)]

        # 画笔大小
        pensize = randint(2, 5)
        # 前进像素
        forward = ((-1) ** pensize) * pensize * randint(20, 50)
        # 后退像素
        if pensize <= 3:
            backward = ((-1) ** pensize) * (5 - pensize) * randint(10, 15)
        else:
            backward = pensize * randint(45, 50)

        # 创建画笔
        turtle_obj = turtle.Turtle()
        # 画笔粗细
        turtle_obj.pensize(pensize)
        # 提笔，向前forward，左转90，backward，落笔
        turtle_obj.penup()
        turtle_obj.forward(forward)
        turtle_obj.left(90)
        turtle_obj.backward(backward)
        turtle_obj.pendown()
        # 画笔颜色：褐色
        turtle_obj.pencolor(tree_color)

        # 枝干粗细
        branch = pensize * 15
        # 落花数
        flowers = branch
        # 第j棵树
        draw_tree(turtle_obj, branch, tree_color)
        # 花瓣
        draw_petal(turtle_obj, flowers)

 二、完整代码

（一）完整代码

给出完整代码：

import turtle

from random import random
from random import randint


def draw_petal(turtle_obj, flower):
    # 绘制掉落的花瓣
    for i in range(int(flower)):
        # 有正有负就可以让画笔往二个方向走
        x = flower - 4 * flower * random()

        # 花瓣整体宽度(-10, 10)
        y = 10 - 20 * random()

        # 提笔，向前y，左转90，走x，落笔
        turtle_obj.penup()
        turtle_obj.forward(y)
        turtle_obj.left(90)
        turtle_obj.forward(x)
        turtle_obj.pendown()

        # 珊瑚色
        turtle_obj.pencolor("lightcoral")
        # 画圆
        turtle_obj.circle(1)

        # 回到起点
        # 提笔，后退x，右转90,后退y，落笔
        turtle_obj.penup()
        turtle_obj.backward(x)
        turtle_obj.right(90)
        turtle_obj.backward(y)
        turtle_obj.pendown()


# 画树枝部分
def draw_tree(turtle_obj, branch, tree_color):
    # 设置一个最小分支长度
    min_branch = 4

    if branch > min_branch:
        if branch < 8:
            # 以0.5的概率，向左、右分支
            if randint(0, 1) == 0:
                # 左为白色
                turtle_obj.pencolor("snow")
            else:
                # 右为珊瑚色
                turtle_obj.pencolor("lightcoral")
            # 枝干
            turtle_obj.pensize(branch / 2)
        elif 8 <= branch <= 16:
            # 以0.33的概率，分为左、中、右分支
            if randint(0, 2) == 0:
                # 左为白色
                turtle_obj.pencolor("snow")
            else:
                # 中、右为珊瑚色
                turtle_obj.pencolor("lightcoral")
            # 树枝
            turtle_obj.pensize(branch / 4)
        else:
            # 褐色
            turtle_obj.pencolor(tree_color)
            # 细枝
            turtle_obj.pensize(branch / 10)

        # 最开始的树干长度
        turtle_obj.forward(branch)

        # 随机度数因子
        a = 1.5 * random()
        # 顺时针旋转随机角度（0～30度）
        turtle_obj.right(20 * a)

        # 随机长度因子
        b = 1.5 * random()
        # 往右画，直到画不动为止
        draw_tree(turtle_obj, branch - 10 * b, tree_color)

        # 左转随机角度
        turtle_obj.left(40 * a)
        # 往左画，直到画不动位置
        draw_tree(turtle_obj, branch - 10 * b, tree_color)

        # 右转一定角度
        turtle_obj.right(20 * a)
        # 提笔
        turtle_obj.penup()

        # 递归结束回到起点
        turtle_obj.backward(branch)
        turtle_obj.pendown()


def get_screen(width, height, color, speed):
    # 创建画幕
    screen_obj = turtle.Screen()
    # 画布大小：(width, height)，颜色：color
    screen_obj.screensize(width, height, bg=color)
    screen_obj.setup(1.0, 1.0)
    # speed倍加速
    screen_obj.tracer(speed)

    return screen_obj


def trees(tree_num):
    # 颜色
    color = ['brown', 'tan', 'black']

    for j in range(tree_num):
        # 树干颜色
        tree_color = color[randint(0, len(color) - 1)]

        # 画笔大小
        pensize = randint(2, 5)
        # 前进像素
        forward = ((-1) ** pensize) * pensize * randint(20, 50)
        # 后退像素
        if pensize <= 3:
            backward = ((-1) ** pensize) * (5 - pensize) * randint(10, 15)
        else:
            backward = pensize * randint(45, 50)

        # 创建画笔
        turtle_obj = turtle.Turtle()
        # 画笔粗细
        turtle_obj.pensize(pensize)
        # 提笔，向前forward，左转90，backward，落笔
        turtle_obj.penup()
        turtle_obj.forward(forward)
        turtle_obj.left(90)
        turtle_obj.backward(backward)
        turtle_obj.pendown()
        # 画笔颜色：褐色
        turtle_obj.pencolor(tree_color)

        # 枝干粗细
        branch = pensize * 15
        # 落花数
        flowers = branch
        # 第j棵树
        draw_tree(turtle_obj, branch, tree_color)
        # 花瓣
        draw_petal(turtle_obj, flowers)


if __name__ == '__main__':

    # 创建画幕
    my_screen_width = 800
    my_screen_height = 600
    my_screen_color = 'wheat'
    my_screen_speed = 5
    my_screen_obj = get_screen(my_screen_width, my_screen_height,
                               my_screen_color, my_screen_speed)

    # 樱花树
    # 棵数
    my_tree_num = 5
    trees(my_tree_num)

    # 点击关闭画布
    my_screen_obj.exitonclick()

（二）效果

整体效果还是挺美的。 

[1] https://blog.csdn.net/qq_45906219/article/details/104721978

[2] https://blog.csdn.net/qq_41297934/article/details/105331153

[3] https://blog.csdn.net/qq_36804363/article/details/88374263

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