Черепашкова графіка

 В Python обробка зображень відбувається за допомогою вбудованого модуля графіки. Функції для малювання зберігаються в бібліотеці модулів під іменем turtle, в перекладі з англійської - черепашка. Для того, щоб використовувати черепашкову графіку спочатку потрібно імпортувати модуль черепашки командою:

from turtle import*

* вводити обов'язково. from - із, import - імпортувати.

shape('turtle')

Ця команда замість звичайної стрілки курсору покаже нам Черепашку у вікні виконання проекту:

Ця команда може містити в лапках інше слово, тоді вигляд черепашки буде іншим:

shape перекладається як форма.

На полотні у вікні Python Turtle Graphics Черепашка виконує команди із створення графіки. Ці команди схожі на команди олівця в Scratch.

Команди руху черепашки:

forward(10) або fd(10) - переміститись на 10 кроків (forward - уперед)

right(15) - повернутись праворуч за годинниковою стрілкою на 15 градусів

left(15) - повернутись ліворуч на 15 градусів проти годинникової стрілки

reset() - очистити і переміститись в центр

clearscreen() - очистити вікно

down() - опустити олівець, по замовчуванню він опущений

up() - підняти олівець

color('blue') - встановити колір олівця, таким кольором буде і черепашка.

fillcolor('pink') - встановити колір заливки фігури

begin_fill() - це початок заливки фігури

end_fill() - це кінець заливки фігури

(зразок використання коду з заливкою фігури є в прикладі малювання зірки)

width(4) - товщина лінії олівця 4 пікселі (за замовчуванням 1 піксель)

for i in range(10): - повторити 10 разів

Розглянемо приклади побудови трикутника, квадрата, кола:

Приклад коду побудови зірки:

from turtle import* shape('turtle') color('blue') for i in range(5): forward(100) right(144)

Приклад коду побудови шестикутника:

from turtle import* shape('turtle') color('blue') for i in range(6): forward(100) right(60)

Приклад коду побудови дванадцятикутної спіралі з використанням двох циклів. Якщо змінюватимемо кут right(30), отримаємо зовсім інші малюнки.

Приклад коду малювання зірки, заповненої кольором:

Змінюючи кут left(170), отримаємо інше зображення.

Приклад коду малювання повороту кола.

from turtle import * speed(0) pensize(5) for x in range(20): if x < 5: color('yellow') elif x < 10: color('blue') elif x < 15: color('pink') else: color('lime') circle(120) left(18)

Система координат в Python

Початок координат - це середина вікна Python Turtle Graphics (координата (0, 0)). Довжини полотна 680, висота 560 кроків.

Координата x змінюється від -340 до 340.

Координата y змінюється від -280 до 280.

Якщо збільшувати вікно, то будуть збільшені кількість кроків Черепашки.

setup(x, y) - задати розміри полотна

Команди переміщення Черепашки по полотні:

goto(x, y) - переміщує в точку з заданими координатами.

home() - переміщує в точку (0, 0), якщо Черепашка зникла з екрану, її можна повернути цією командою.

pos() - переміщує на вихідну позицію (0, 0).

set(x) - змінює координату по x, а y залишається без змін

set(y) - змінює координату по y, а x залишається без змін

xcor() - визначає координату по x

ycor() - визначає координату по y

write('текст') - виводить текст на полотні, в точці розміщення черепашки.

write(text, align, font)

align - розташування тексту left, right, center

font - параметри шрифту.

speed(1) speed(0) - швидкість Черепашки.

Найшвидша - 0, швидко - 10, нормальна - 6, повільна - 3, найповільніша - 1.

onscreenclick(goto) - переміщення Черепашки у вибрану вказівником точку на полотні

circle(r) - малювання кола радіусом r

circle(r, n) -малювання дуги радіусом r і кутом n.

from random import*

Виклик модуля випадкових чисел

x = randint(-340, 340)

y = randint(-280, 280)

goto(x, y)

Отримання випадкових координат та переміщення у ці координати.

Завдання. Складемо проект малювання двох квадратів лініями різної товщини.

Код виконання:

from turtle import* shape('turtle') color('green') width(5) for i in range(4): forward(100) right(90) up() forward(200) right(180) down() color('pink') width(15) for i in range(4): forward(100) right(90) Код виконання за допомогою системи координат:

from turtle import* shape('turtle') color('green') width(5) goto(0,0) goto(0,100) goto(100,100) goto(100,0) goto(0,0) up() color('pink') width(15) goto(100,100) down() goto(100,200) goto(200,200) goto(200,100) goto(100,100)

Користуватись модулем Черепашки можна трохи по іншому:

Імпортувати модуль:

import turtle

Створити змінну для олівця наступним чином:

t = turtle.Pen()

Тоді переміщення потрібно буде записати командою

t.forward()

t.pensize(10) - задає розмір лінії олівця

Приклад:

import turtle t = turtle.Pen() for i in range(4): t.forward(100) t.left(90)

Можна трохи змінити код і отримати малювання квадрату або кола по спіралі:

import turtle t = turtle.Pen() for x in range(100): t.forward(x) t.left(90)

import turtle t = turtle.Pen() for x in range(100): t.circle(x) t.left(90)

Можна ще доповнити цей код кольором:

t.pencolor('pink')

А змінивши ще й кут, ми отримаємо цікавішу фігуру:

А змінимо, щоб малювався квадрат по спіралі:

Зробимо чотирьох колірну спіраль, щоб кожна сторона квадрата була іншого кольору.

Встановити колір фону вікна:

turtle.bgcolor('pink')

Малювання точки певного розміру заданим кольором:

turtle.dot(size=None, 'color')

Якщо розмір не вказано, то використовується максимальний +4.

Приклад: Намалювати мішень різними кольорами.

Створення зображень за допомогою геометричних фігур

Графічні методи модуля tkinter дозволяють виводити на екран зображення з файлів, а також створювати малюнки в програмі з окремих геометричних фігур.

Для цього використовується клас canvas, який має таку структуру:

Змінна = Canvas(вікно, ширина =200, висота = 200)

Приклад створення полотна:

Створимо полотно розміром 400 × 400 пікселів: from tkinter import* # виклик модуля створення вікна root = Tk() # створення вікна canvas = Canvas(root, width = 400, height = 400) # створення полотна canvas.pack()

Положення точок на полотні задається координатами (x, y). Де x - це відстань від лівого краю полотна, y - це відстань від верхнього краю полотна.

canvas.config(bg = 'blue') - задаємо колір фону полотна.

Методи для малювання фігур

Відрізок:

Відрізок create_line - це лінія з двома точками, які мають координатами (x1, y1), (x2, y2).

canvas.create_line(x1, y1, x2, y2)

canvas.create_line(0, 0, 400, 400)

Прямокутник:

Це незаповнений прямокутник create_rectangle, в якого протилежні вершини мають координати (x1, y1), (x2, y2).

canvas.create_rectangle(x1, y1, x2, y2)

canvas.create_rectangle(200, 30, 300, 100)

Еліпс:

canvas.create_oval малює овал, який вписаний в прямокутник з відомими протилежними вершинами (x1, y1), (x2, y2).

canvas.create_oval(x1, y1, x2, y2)

canvas.create_oval(200, 30, 300, 100)

Багатокутник:

canvas.create_polygon малює багатокутник з його вершинами.

canvas.create_polygon(х1, у1, х2, у2, …, xn, yn)

Приклад, трикутник:

points = [10, 210, 100, 210, 100, 310] canvas.create_polygon(points)

Координати вершин задані списком.

або так: canvas.create_polygon(10, 210, 100, 210, 100, 310)

Щоб малюнки були кольорові, потрібно використати кольори контуру та заливки:

fill - колір заливки, outline - колір лінії

Наприклад:

canvas.create_oval(20, 30, 120, 130, fill = 'pink', outline = 'blue', width = 3)

Приклад створення фігур:

Використання циклу з лічильником в черепашковій графіці.

from turtle import* speed(0) color('green') for x in range(100): width(x/100) circle(x) left(98)

from turtle import*

speed(0)

colors = ['green','orange', 'red','blue']

for x in range(300):

    color(colors[x%4])

    width(x/100)

    circle(x)

    left(90)

from turtle import*

speed(0)

colors = ['lime','orange', 'red','blue']

for x in range(200):

    color(colors[x%4])

    width(x/100)

    circle(x/2)

    left(45)

from turtle import*

speed(0)

colors = ['lime','orange', 'red','blue']

for x in range(200):

    color(colors[x%4])

    width(x/100)

    circle(x/2)

    left(46)

from turtle import*

speed(0)

colors = ['red','orange', 'lime']

for x in range(200):

    color(colors[x%3])

    forward(2*x)

    width(x*3/200)

    left(121)

from turtle import*

speed(0)

goto(0,0)

color('lime')

for x in range(150):

    width(x/100)

    forward(x)

    left(91)

from turtle import*

speed(0)

goto(0,0)

colors = ['red','purple', 'blue']

for x in range(150):

    pencolor(colors[x%3])

    width(x/100+1)

    forward(x)

    left(59)

from turtle import*

speed(0)

goto(0,0)

colors = ['red','orange', 'yellow', 'green', 'olive', 'blue', 'fuchsia', 'purple']

for x in range(10, 150):

    pencolor(colors[x%8])

    width(x/100+1)

    forward(x)

    left(44)

Спробуємо намалювати багатокутники:

from turtle import*

speed(0)

goto(0,0)

color('lime')

n = int(input('Введіть кількість кутів '))

for i in range(n):

    forward(100)

    right(360/n)

Спробуємо намалювати зірки:

Зірки, які мають більше, ніж 6 кутів можуть мати більше як одну зірчасту форму(вигляд).

Для побудови зірки кути розраховуються за формулами:

1) 720/n, n- кількість вершин зірки. Формула підходить для n=5, 7, 9, 11.

2) 180*(n-2)/n Формула підходить для n=8, 12, 16, 20 (при n=14 вийде 7-кутна зірка за цією формулою).

Зірок інших зірчастих форм тут немає.

from turtle import*

speed(0)

goto(0,0)

color('red')

n = int(input('Введіть кількість кутів '))

for i in range(n):

    forward(100)

    right(180*(n-2)/n)

Спробуємо намалювати контури зірок:

from turtle import*

speed(0)

goto(0,0)

color('green')

pensize(5)

for i in range(4):

    forward(50)

    left(144)

    forward(50)

    right(56)

Інші проекти:

Кола

Квадратні спіралі

Круглі спіралі

Кругова спіраль

Багатокутні спіралі

Перекручені спіралі

Вкладені цикли

Для скорочення програмного коду та використання складних кодів використовують вкладені цикли. Вкладені цикли - це коли один цикл вкладений в інший цикл. Тобто ми можемо виконати внутрішній цикл кілька разів. Зовнішній цикл контролює кількість повторень.

Приклад 1

Скласти програму для побудови зображення за допомогою вкладених циклів.

from turtle import*

speed(0)

color('green')

t=pen()

color("blue")

pensize(5)

for i in range(8):

    forward(150)

    for i in range(8):

        forward(50)

        backward(50)

        left(45)

    backward(150)

    left(45)

Приклад 2

Внутрішній цикл малює зірки, зовнішній цикл малює лінії , та повертається вліво на 112.5 градусів

Завдання 1

from turtle import*

speed(0)

color('green')

up()

goto(0,0)

for i in range(16):

    down()

    forward(150) 

    for i in range(16):

        forward(50)

        backward(50)

        left(22.5)

    backward(150)

    left(22.5)

Завдання 2

from turtle import*

speed(0)

color('green')

up()

goto(100,150)

for i in range(8):

    down()

    forward(75) 

    for i in range(16):

        forward(20)

        backward(20)

        left(22.5)

    backward(150)

    left(22.5)

Завдання 3

from turtle import*

speed(0)

color('lime')

pensize(4)

for i in range(8):

    forward(150)

    left(225)

    forward(150)

    for i in range(8):

        forward(50)

        left(225)

    backward(150)

   

Завдання 4

from turtle import*

speed(0)

color('violet')

pensize(3)

for i in range(8):

    forward(50)

    left(45)

    forward(150)

    for i in range(8):

        forward(50)

        backward(50)

        left(45)

    backward(150)

   

Завдання 5

from turtle import*

speed(0)

color('orange')

pensize(3)

for i in range(8):

    forward(50)

    left(45)

    forward(150)

    for i in range(8):

        forward(50)

        left(225)

    backward(150)

Завдання 6

from turtle import*

speed(0)

color('violet')

pensize(3)

colors = ['red', 'orange', 'olive', 'fuchsia' ]

for i in range(4):

    forward(50)

    left(90)

    forward(150)

    for i in range(8):

        pencolor(colors[i%4])

        circle(50)

        left(45)

    backward(150)

   

Проекти

from turtle import*

speed(0)

fillcolor('darkgreen')

begin_fill()

sides = 5

distance = 100

for i in range(50*sides):

    distance +=  20

    forward(distance)

    right(2*360.0/sides+1)

end_fill()

Проект 2

from turtle import*

import colorsys

speed(0)

bgcolor("black")

h = 0

for i in range(16):

    for j in range(18):

        c = colorsys.hsv_to_rgb(h, 1, 1)

        color(c)

        h += 0.005

        rt(90)

        circle(150 - j * 6, 90)

        lt(90)

        circle(150 - j * 6, 90)

        rt(180)

    circle(40,24)

Проект 3

from turtle import*

bgcolor('black')

color('cyan')

speed(11)

right(45)

for i in range(150):

    circle(30)

    if 7 < i < 62:

        left(5)

    if 80 < i < 133:

        right(5)

    if i < 80:

        forward(10)

    else:

        forward(5)

 

Проект 4

from turtle import*

import colorsys

speed(0)

hideturtle()

bgcolor('black')

tracer(5)

width(2)

h = 0.001

for i in range(90):

    color(colorsys.hsv_to_rgb(h,1,1))

    forward(100)

    left(60)

    forward(100)

    right(120)

    circle(50)

    left(240)

    forward(100)

    left(60)

    forward(100)

    h += 0.02

    color(colorsys.hsv_to_rgb(h,1,1))

    forward(100)

    right(60)

    forward(100)

    left(120)

    circle(-50)

    right(240)

    forward(100)

    right(60)

    forward(100)

    left(2)

    h += 0.02

    

Проект 5

from turtle import*

shape("turtle")

color("orange")

fillcolor("yellow")

for x in range(6):

    begin_fill()

    for y in range (6):

        forward(50)

        right(60)

    end_fill()

    fd(50)

    left(60)

Проект 6

from turtle import*

shape("turtle")

color("orange")

left(90)

speed(0)

for x in range(8):

    right(45)

    for i in range(50):

        circle(5*i)

Проект 7

from turtle import*

shape("turtle")

speed(0)

up()

goto(0,0)

colors=['red','green','blue','yellow']

down()

for x in range(25):

    for w in range(4):

        color(colors[x%4])

        width(x/10+1)

        fd(x+x*10)

        right(90)

    right(45)

Задамо розміри вікна

200 × 100 пікселів, колір тла вікна — помаранчевий.
from turtle import*
setup(200, 100)
bgcolor('orange')