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python人味编程1--神秘的螺旋

2026-03-23 20:14:15

python人味编程1--神秘的螺旋

今天我们要用python来当一次小画家，我们要用程序来画一个精彩的螺旋图案，是不是很有艺术感？

仔细观察这个图案生成的样子，都有什么要素呢？

首先很明显，画笔是红色的，然后这些组成图形的线条一条比一条长，然后整个形状类似于一个不断变大的正方形，还有就是他执行了很多次，有类似动态的效果。

接下来就让我们一步一步来实现这个效果。

首先我们要画图，就要请出python里一个非常有趣又简单的好朋友，叫做海龟绘图。

顾名思义，就是一只海龟在画画，海龟绘图模块入手比较简单，适合我们入门学习。

刚才说了海龟是我们的好朋友，那我想和好朋友一起玩，是不是要把好朋友邀请到我家里来呀？

海龟绘图是一个开发者已经设置好的模块，我们要用它来绘画，就必须让他来到我们的程序中作客，那怎么邀请呢？

这就要写代码来实现了，我们需要写下面这行代码：

import就是导入的意思，可以把一些外部的模块给拿进我们的程序中进行使用，然后turtle就是海龟的意思，这一行就是导入海龟模块。

注意，两个单词之间要用空格隔开，因为他们的功能是不一样的。

写完以后我运行了一下，发现了一个问题，为什么什么都没有发生呢？

这是因为我们只是把海龟模块邀请了进来，但是还没有让他开始绘画，怎么绘画呢？

我们先简单的让海龟前进几步，看看是什么效果。

我写了这样一行代码：turtle.forward(100)，

这个turtle还是海龟的意思，说明我的指令让海龟模块去执行的，

后面的点（.）代表“的”的意思，也就是要执行海龟的什么任务，

而forward就是前进的意思，小括号里写100，就是让海龟前进100步。

所以这一行的完整意思就是让海龟前进100步。

这段代码写完以后我们再执行，发现屏幕上出现了一条线，并且带了一个箭头，这个箭头就是海龟，这条线就是海龟前进所生成的。

在这里我们要说一下，我们的代码基本格式，就是想让谁干活，就是谁点什么什么。

比如说：张三.吃饭，就是让张三执行吃饭的任务；李四.跑步.快跑，就是让李四去跑步，并且是执行跑步中的快跑模式。

现在各位同学试一下，可以修改一下前进的步数，看有什么样的变化。

上图是我把步数分别写50，100，300的不同效果，我们可以看出来，数值越大，我们的海龟前进的也就越远。

那现在我有一个新的问题，既然我能前进了，那能不能拐弯呢？

首先，我想让海龟拐弯，应该先写什么？

对，因为是海龟拐弯，所以要写“turtle.”，那转弯又分左转和右转，左和右的英语单词肯定有同学学过，那就是left和right。

所以我们又可以得出两行新的代码，那就是：

turtle.left(90)

turtle.right(30)

小括号里要写的就是转弯的度数了，那接下来各位同学可以自由的尝试一下，让海龟前进和左转右转结合在一起，看看能不能画出有趣的图形。

要注意，每写完一行以后要用键盘上的回车键（enter）换行以后再写下一行代码，并且程序是按照我们写的顺序执行的，先写前进就先执行前进，先写左转就先左转。

上面是一个示例程序，生成了一个类似心电图的图形。

各位尝试了以后，发现我们已经能够实现基础的画笔移动了，但是我的画笔是红色的，应该如何修改呢？

那同学已经会举一反三了，肯定还是“turtle.”嘛！

是的，因为修改的还是我们海龟画笔的颜色，所以还是“turtle.”，然后我们颜色用英语怎么说？

颜色是color，所以修改颜色的代码就是：

那是不是新的疑问又出现了呀？

刚才括号里写的都是数字，现在咋又出来英文了？

各位仔细观察，括号里的这个的单词认不认识？

red不就是红色的英文嘛，所以其实里面写的单词就是我们要改变的颜色。

这里有一个新的知识点，我们要用英文单词放在小括号里的时候，需要用一对引号把单词包起来，单引号或者双引号都可以，加引号的作用是为了让程序知道我这是一段文本，而不是其他内容。

因为我们模块和各种功能都是用英文单词来实现的，所以我如果要用red这个单词当作颜色放进小括号里，就需要标记出来这是文本，而不是我们的某一个功能，这样程序就能够分清楚了。

那我们加上试一下效果，各位同学可以发现一个问题。

哎，老师，我明明写了颜色了，但是为啥线条还是黑色的，只有箭头变红了呢？

这就和我们刚才说的执行顺序有关系了，我们想要让线条全部是红色的，就得把改变颜色的代码放在移动之前，如下图：

现在我们红色会改了，那如果我要你们改成绿色或者黄色等其他颜色，你们还会改吗？

只需要修改引号里的“red”就行了，根据英语单词，绿色就写green，其他颜色也是一一对应。

接下来我们要往我们的螺旋图案上靠近了，刚才分析了，我们的图形近似于要给正方形，但是又不是一个完整的正方形。

我们先来想一想，完整的正方形应该怎么画？

四条相同长度的边，每个角是90°，那么用画笔来画的话就需要前进100步，再左转90°，然后再前进100步，再左转90°。

程序就像下图：

怎么感觉都是重复的呢？

有没有办法可以把这些重复的操作给简化一下，这就要用到我们的循环了，之前在scratch里也学过循环。

什么是循环呢？

循环就是把某一段固定的任务重复执行。

我们看我们画正方形的程序，是不是需要把前进和左转的程序重复执行4次呀?

这就是scratch里的“重复执行10次”的模块，当然在python里就得用英文代码来实现了，在这里，我们循环几次用到的是for循环。

for循环怎么写？

下面是一个for循环的结构，我们来分析一下。

首先for就代表是一个循环的意思。

后面的“i”是一个变量，所谓变量，可以简单理解为一个变化的量，就像我们的身高，去年1.7米，今年1.8米，是不断变化的，就用一个名字叫做身高的变量给存储起来，方便使用。

我们现在知道"i"这个变量就是用来记录循环次数的就可以了，后续会学更多的用法。

“in range”就是在什么什么范围，小括号里的4代表循环4次。

冒号“:”代表循环开始的意思，就像我们写文章，“张三说：你好”这个张三后面的冒号就代表张三的话开始了。

所以整体来说上图第一行代码的意思就是让某一段任务重复执行四次，而下面两行我们就比较熟悉了，就是执行和左转的代码。

在这里还有一个注意事项，就是我们的python里，用空格来表示层级关系，我们的后两行代码的前面都有4个空格，就代表这两行代码都要被重复执行，这里也可以用电脑键盘上的“Tab键”，在Thonny中的tab键默认也是4个空格的。

在python里用4个空格隔开就代表这行代码在循环里，如果不隔开就代表会在循环结束才执行，不会重复。

像我上图这个写法就是只有前进的代码会被重复执行4次，左转执行一次，所以看效果就是一条400步的横线和一次左转。

现在正方形有了，那接下来我们稍微修改一下角度，把左转改为89°，就像下图一样，形状就会偏移了。

那角度改变了，效果好像不明显，我接下来让我的循环次数多一些，看看效果如何，怎么修改循环次数呢？

就是把小括号里的4改为400，循环就会执行400次，当然也不局限于400，想写多少都行，当然别写个几千万、几亿这种数字就行。

次数多了以后我们发现生成了一个圆环的形状，和我们的图形不太一样。

而且还发现了一个问题，就是太慢了，我执行400次需要好久，有没有办法让画笔快一些呢？

这就要用到海龟的一个新的功能了，“turtle.speed()”，是修改画笔速度的功能，当然英语好的同学可能看单词就能猜出来了。

这个括号里写的就是画笔速度，能写的数值有0-10，其中1-10这几个数，数值越大速度越快。

而0表示最快速度，其实是忽略画线的轨迹，直接到达指定位置，所以是最快的。

和我们改颜色一样，speed也得加在移动之前。

那接下来解决刚才的第二个问题，形状不太一样咋办呢？

刚上课的时候分析过，我们的线条其实是一条比一条长的，所以我们需要修改长度，也就是前进的距离。

那如何实现一条比一条长呢？

第一条长度为1，第二条长度为2。。。依次增加，在这里我们有一个变量i各位还记得吗？

它是用来记录循环次数的，循环执行有第1次、第2次、第3次，当然i这个变量就可以随着循环的进行不断的增大，所以我们直接把i放进forward里，当作前进的步数，是不是就可以实现依次变长的线条效果了呀！

程序写到这里，我们的形状基本上已经出来了。

但是我们画完图形后画笔的箭头一直在原地，看着很碍眼，怎么能隐藏画笔呢？

hide就是隐藏的意思，hideturtle的功能就是隐藏画笔，所以可以加上这一行来让画面更精美，当然这一行的位置就随意了，可以加在前面，这样就会一开始就隐藏。

也可以加在循环之后，可以在画完之后隐藏，这样可以看到我们绘画的流程。

最后还有一个小知识点，我们的海龟绘图，其实画完以后会自动关闭页面，但是thonny这个软件会帮助我们保持在当前画面，但是可能会出现关闭的时候卡住的情况。

所以我们可以在程序最后添加下图所示的这一行代码，让线条画完后依旧维持在当前画面。

最后各位可以自己调节转弯的度数，循环的次数，包括前进的距离，都可以修改，看看会有什么样的效果，下面两个就是我修改的效果，给大家做个参考：

好了，今天的任务就到此为止啦！

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