4. 写点有趣的程序：图形编程
写这个系列的时候我就立了一个flag，要有趣！结果前面几天讲了很多基础知识，大家越看越乏味了，这也是没办法的，没有一点点基础知识，有趣的咱也玩不转不是。我知道很多人学编程都想写那种有界面可以鼠标点按的程序，但是我们离这个目标还稍微有一点点距离，今天我们学的这一篇就是打个前站，了解一点图形化程序开发的知识。
4.1 画图基础
我们先运行下面的代码看一下效果
import turtle
window = turtle.Screen()
tt = turtle.Turtle()
tt.penup()
tt.goto(-100, 0)
tt.pendown()
tt.pencolor("red")
for i in range(4):
tt.forward(200)
tt.right(144)
tt.forward(200)
window.mainloop()
运行示意图
没错，我们用Python代码画了一个五角星，这就是我们今天要学习的内容，使用Python画图。
为了适应不同基础的朋友，在正式学习代码之前，咱们得先复习一下英语
| 单词 | 释义 |
|---|---|
| turtle | 海龟 |
| screen | 屏幕 |
| forward | 向前 |
| backward | 向后 |
| fill | 填充 |
| circle | 圆圈 |
第1行代码import turtle，说明咱们画图需要先引入一个叫做“海龟”的模块。这个名字有一点莫名其妙，那么有人肯定要问了，为什么叫海龟呢？这是因为turtle绘图原理是这样的，假设有一只海龟，它正在窗口正中心，当它在画布上游动，所走过的轨迹就形成了绘制的图形。说白了，这就是turtle库作者的一个比喻，什么海龟不海龟的，其实就是指的画笔。我们所谓的画画，不就是拿笔在纸上面画线条么。
到这里我们先回忆一下生活中画画的场景，首先要支起一个画板，然后在画板上面铺上画布，最后拿起画笔沾颜料画画。我们用代码画图的时候，大致也是这么个过程，只要联系一下生活中的画画场景，就很容易理解代码。
让我们来一点点学习，首先运行下面的代码，会发现有一个窗口一闪而过
import turtle
# 创建一个窗口对象，并赋值给变量window
window = turtle.Screen()
# 创建一个海龟对象，并赋值给变量tt
tt = turtle.Turtle()
窗口一闪而过肯定是不行的，这时候我们需要在代码文件最后加一句window.mainloop()，实际上就是调用窗口对象的mainloop()函数，作用就是不让窗口立刻关闭。
再次运行下面的代码
import turtle
# 创建一个窗口对象，并赋值给变量window
window = turtle.Screen()
# 创建一个海龟对象，并赋值给变量tt
tt = turtle.Turtle()
# 不让窗口立刻退出
window.mainloop()
这里我们通过window = turtle.Screen()创建一个窗口对象，我们既然是图形程序，那肯定是需要有一个窗口的嘛。这里唯有一点要说明，这次我们调用turtle模块的Screen()函数是大写开头的，以后都要注意，创建对象的时候调用的是构造函数，函数名的首字母都是大写开头的，至于什么是对象，什么又是构造函数以后都会说明的，现在无需纠结啦，记得这回事就好。
接下来我们又通过Turtle()函数创建了一个“海龟对象”，并赋值给tt变量，我们看到窗口中有一个黑色的小三角箭头，这个就是我们的“海龟对象”，注意了，它是有朝向的哦，它默认朝向右侧。
好了，我们创建的窗口就是绘画中的画板了，它不仅是画板，而且还自带了画布呢，因此我们还省下了创建画布的过程，接着创建的“海龟”先生也就是我们的画笔了，更形象的说应该是“笔头”。到这里，万事具备只欠东风了，我们可以开始作画了！
学美术，画画之前要先学画线条，那我们就先画一条直线
import turtle
# 创建一个窗口对象，并赋值给变量window
window = turtle.Screen()
# 创建一个海龟对象，并赋值给变量tt
tt = turtle.Turtle()
# 调用海龟对象的forward函数，向前移动200像素
tt.forward(200)
# 不让窗口立刻退出
window.mainloop()
这里简单说一下像素这个单位，我们通常说的屏幕的分辨率就是其实就是指的像素，比如我们说的屏幕的分辨率1920x1080，其实就是指该屏幕宽有1920个像素，高有1080个像素。
这次让我稍微画复杂一点的，画一个直角
import turtle
# 创建一个窗口对象，并赋值给变量window
window = turtle.Screen()
# 创建一个海龟对象，并赋值给变量tt
tt = turtle.Turtle()
# 调用海龟的forward函数，向前移动200像素
tt.forward(200)
# 抬起画笔
tt.penup()
# 调用backward函数，向后退200像素
tt.backward(200)
# 落下画笔
tt.pendown()
# 向左转90度
tt.left(90)
# 向前移动200像素
tt.forward(200)
# 不让窗口立刻退出
window.mainloop()
上面代码的注释已经写得很详细了，penup、pendown这些函数名也都很好认，只有一点要说明，那就是只有当我们的画笔是落下状态时，向前或向后移动才能画出线条，而当我们调用penup()函数抬起画笔后，前后移动是不会画出线条的，而画笔默认就是落下的。
理解了之后，上面的都是小儿科了，下面我们接着学习，在之前的代码后面增加几行代码，我们再画一个圆
import turtle
# 创建一个窗口对象，并赋值给变量window
window = turtle.Screen()
# 创建一个海龟对象，并赋值给变量tt
tt = turtle.Turtle()
# 调用海龟的forward函数，向前移动200像素
tt.forward(200)
# 抬起画笔
tt.penup()
# 调用backward函数，向后退200像素
tt.backward(200)
# 落下画笔
tt.pendown()
# 向左转90度
tt.left(90)
# 向前移动200像素
tt.forward(200)
# 将画笔复位到初始状态，也就是窗口正中心位置
tt.home()
# 设置画笔的粗细
tt.pensize(10)
# 设置画笔的颜色
tt.pencolor("yellow")
# 画圆弧，第一个参数为半径，第二个参数为弧度。360为整圆，180为半圆
tt.circle(100, 360)
# 不让窗口立刻退出
window.mainloop()
这里就不放图了，大家运行之后看效果
最后，我们来说一下关于坐标体系的问题。我们初中数学就已经学过平面直角坐标系，这个相信大家都不陌生，在我们的turtle中，画笔默认出现的位置就是我们的坐标原点（0，0），也就是我们窗口的正中心，我们调用tt.home()其实就是让画笔回到坐标原点复位，且画笔的朝向也复位为朝右。这一点我们可以调用函数来验证
import turtle
# 创建一个窗口对象，并赋值给变量window
window = turtle.Screen()
# 创建一个海龟对象，并赋值给变量tt
tt = turtle.Turtle()
# 调用pos函数，返回画笔当前的坐标点并打印输出
print(tt.pos())
# 不让窗口立刻退出
window.mainloop()
输出结果：
(0.00, 0.00)
如上，我们调用画笔的pos()函数返回当前坐标点，这里pos就是position的缩写。可以看到，默认位置坐标正是原点。既然如此，那么我们想将画笔移动到任意坐标位置怎么办呢？这个时候，我们可以通过调用画笔的goto()函数做到，该函数可以传入两个参数，这是x、y的坐标值。这个函数在我们一开始绘制五角星的代码中使用过tt.goto(-100, 0)，这里要记得，如果我们只是想移动到指定的坐标位置，而不想画出线条，那么我们应该先调用penup()函数抬起画笔，当我们要画线时，则需要再调用pendown()落下画笔。
4.2 深入用法
这次我们写一个稍微深入一点的示例，画一个圆并给圆中填充绿色，除了画图，我们还学习一下文字的写法
import turtle
# 创建一个窗口对象，并赋值给变量window
window = turtle.Screen()
# 创建一个海龟对象，并赋值给变量tt
tt = turtle.Turtle()
# 隐藏画笔的小箭头
tt.hideturtle()
# 写一行文字，并设置字体和字号
tt.write("人生苦短，我用Python", font=("华文行楷", 18))
# 抬起画笔
tt.penup()
# 移动画笔到（0，100）坐标处
tt.goto(0, 100)
# 放下画笔
tt.pendown()
# 设置填充色
tt.fillcolor("green")
# 开始填充
tt.begin_fill()
# 画一个圆
tt.circle(100, 360)
# 完成填充
tt.end_fill()
# 不让窗口立刻退出
window.mainloop()
4.3 使用总结
这里将上面代码中调用过的函数做一个总结，方便查看
| 函数 | 说明 |
|---|---|
| home() | 将画笔移动到起点（0,0），并朝向右侧 |
| forward(distance) | 将画笔向前方移动distance个像素 |
| backward(distance) | 将画笔向后方移动distance个像素 |
| right(degree) | 将画笔向右旋转degree度 |
| left(degree) | 将画笔向左旋转degree度 |
| penup() | 抬起画笔 |
| pendown() | 落下画笔 |
| circle(r, extent) | 绘制一个指定半径、弧度的圆 |
| pencolor(color) | 设置画笔颜色 |
| pensize(width) | 设置画笔宽度 |
| fillcolor(color) | 设置填充颜色 |
| begin_fill() | 准备开始填充图形 |
| end_fill() | 填充完成 |
| hideturtle() | 隐藏画笔的turtle的形状 |
| showturtle() | 显示画笔的turtle的形状 |
| write(s) | 写文本，s为文本内容 |
| goto(x,y) | 让画笔移动到指定位置 |
| pos() | 返回当前画笔的坐标 |
剩下的的，就靠大家发挥创意，看怎么画出好玩的图像来，这里附两张网友作品给大家欣赏一下
附录：常用颜色
这里提供几种常见色值名，大家可以都试一试
| 色值名 | 颜色 |
|---|---|
| white | 白色 |
| yellow | 黄色 |
| blue | 蓝色 |
| black | 黑色 |
| green | 绿色 |
| purple | 紫色 |
| pink | 粉红色 |
| gray | 灰色 |
| gold | 金色 |
| cyan | 青色 |
| tomato | 番茄色 |
请关注公众号：编程之路从0到1
