从Scratch到Python 02 从海龟画图开始

一、课程回顾

在前一节课程中，我们介绍了Python语言的历史、Python语言的特点，以及如何安装配置Python编程环境（海龟编辑器）、写出我们第一个程序“Hello,world”。

在上一课的末尾我们留了一个问题，为什么要写“Hello,world!” 程序？它有什么用？

如你所见，这个程序运行的时候，在海龟编辑器下方的终端区域（就是黑黑的部分）输出了这句话，其它还真没有什么用。那么为什么要写它呢？有以下两点：

• 这是一个非常简单的程序，当我们学习一门新语言的时候，总要进行开发环境的配置，完成后写一个简单的程序，来运行测试一下。如果它能输出预期的结果，说明你安装的环境已经能够正常运行了，这是值得庆贺的事情。因为据调查，有许多人都是卡在第一步，环境都没配置好，干脆就放弃了。
• 至于为什么要输出“Hello,world”而不是别的内容，这句话来自《The C Programming Language》（C编程语言，一本经典的学习C语言的图书），“Hello,world”是这本书的第一个演示程序。后来的程序员在学习编程或进行设备调试时延续了这一习惯。也就是说，这是个约定俗成的东西，是很多人学习程序的第一个作品，如果你连它都不知道，就会被人笑话孤陋寡闻了。

“Hello,world”，翻译过来就是“你好，世界”，是你用程序语言向世界打的第一声招呼，意思是：我来了，我准备好啦！

那么，你准备好了吗？

让我们先来做点有趣的。

二、认识“小海龟”

还记得我们在Scratch中使用过的“画笔”扩展吗？

当我们需要使用Scratch画图的时候，我们会先把画笔这个扩展模块添加进来，然后你就可以使用画笔指令配合角色的移动、旋转画出丰富多彩的图案，甚至可以画出动画作品。最常用的画笔指令是全部清除、落笔、抬笔、设置笔的颜色和粗细等。我们可以想象在落笔的时候，角色在舞台上移动的轨迹被“画”下来了，而抬笔的时候就不再画这些轨迹，利用这个简单的原理，我们已经创作了许多有趣的作品。

下面这是一个简单的Scratch画笔应用程序，我们可以简单地回顾一下：

与Scratch类似，Python也提供了用于画图的扩展模块，称为Turtle库（即“小海龟”），你可以把小海龟理解为Scratch中的角色，只要我们控制这只小海龟的移动，同样可以在舞台（画布）上画出漂亮的图案（编程猫提供的Python学习工具为什么叫“海龟编辑器”呢？可能也是与这只小海龟有关系吧！）。不过，Python提供的小海龟可是比Scratch要强大多了，上次课程我们画的那棵漂亮的小树就是用它“画”的，只是我们目前还不需要做这么复杂的画图程序，让我们先从小海龟开始，体验一下Python这门编程语言的强大之处。今天所讲的内容你不一定完全理解，只要跟着老师的节奏把代码写出来，能运行得到同样的效果就可以。以后我们会随着学习的深入逐步理解程序的写法。

让我们打开“海龟编辑器”，写出下面这四行代码：

import turtle
turtle.shape('turtle')
turtle.forward(100)
turtle.done()

运行程序，你会看到一只小海龟从窗口（也就是Scratch中的舞台，对小海龟来说叫“画布”）中央向右边“爬行”了100步，在它的身后留下了一条短短的直线。

是不是很像Scratch中的画图？就是这么简单。让我来解释一下程序： – 第一行“import turtle”是导入小海龟模块，类似于Scratch中加载画笔扩展； – 第二行设置了小海龟的样子，实际上，正如我们在Scratch中画图的角色可以不止有一种一样，Python画图也不一定要用“小海龟”角色，如果你不写这行代码，它默认显示的是一个小箭头，但作用是一样的，都能画图； – 第三行，小海龟执行forward指令，forward就是英语单词前进的意思，括号中的数字是移动的距离，在Scratch称为步数，在Python中称为按照屏幕上的点计算，称为像素。这条指令类似于Scratch中的“移动100步”。相应地，小海龟还有一个指令叫backward（后退），当然，它相当于Scratch中的移动 -XX步（移动负数步）； – 第四行，画图结束，让小海龟保留不消失，等待我们操作

小海龟支持的指令是非常丰富的，我们现在先掌握要用到的几个常用指令：

以上这些指令我们会在下面的例子中讲解它们的使用方法。其实，这些指令都是它们对应指令的英文单词，如果你认识这些单词，那根本不需要记忆——所以说学编程还是尽量学好英语啊！

有了这些指令，我们就可以做点东西出来。

三、利用小海龟画图

使用海龟编辑器，编写以下的代码：

import turtle

turtle.shape('turtle')

turtle.forward(100)
turtle.left(90)
turtle.forward(100)
turtle.left(90)
turtle.forward(100)
turtle.left(90)
turtle.forward(100)
turtle.left(90)

turtle.done()

是的，你看到了，这段代码就是让小海龟前进、左转90度，重复执行了四次，画出了一个边长为100的正方形。你肯定会说——为什么不用“重复执行四次”呢？那不是更简单？别急，Python中的重复执行指令我们不是还没学到嘛。

再来，让小海龟画几个圆形：

import turtle

turtle.shape('turtle')

turtle.forward(100)
turtle.left(144)
turtle.forward(100)
turtle.left(144)
turtle.forward(100)
turtle.left(144)
turtle.forward(100)
turtle.left(144)
turtle.forward(100)
turtle.left(144)

turtle.done()

如果你理解了小海龟的指令，而且回忆起以前做过的Scratch画图程序，可能不用运行就知道，我们这段程序就是用来画五角星的嘛。

上面是使用前进和左转，现在我们用画圆(circle）指令来作图：

import turtle

turtle.pensize(12)

#第一个圆圈
turtle.penup()
turtle.goto(-250,0)
turtle.pendown()
turtle.pencolor('blue')
turtle.circle(100)

#第二个圆圈
turtle.penup()
turtle.goto(0,0)
turtle.pendown()
turtle.pencolor('black')
turtle.circle(100)

#第三个圆圈
turtle.penup()
turtle.goto(250,0)
turtle.pendown()
turtle.pencolor('red')
turtle.circle(100)

#第四个圆圈
turtle.penup()
turtle.goto(-125,-100)
turtle.pendown()
turtle.pencolor('yellow')
turtle.circle(100)

#第五个圆圈
turtle.penup()
turtle.goto(125,-100)
turtle.pendown()
turtle.pencolor('green')
turtle.circle(100)

turtle.done()

上面这段代码有点长，不过有五段的作用是基本一样的，就是先抬笔，移动的特定的坐标位置，然后落笔，设置画笔的颜色（括号中设置的以单引号包括起来的是颜色名称，相信这些单词你应该学过，从上到下分别是蓝色、黑色、红色、黄色和绿色），接着执行circle指令画一个半径为100的圆。这五个颜色不同的圆组合在一起，就变成了大家熟悉的奥运五环。

在程序中有几行以“#”开头的文字，它们不是指令，以#开头代表这一行是注释，是为了方便我们理解程序的含义写给自己备忘的。以后我们会讲解程序注释的方法，这里先了解即可。

在程序的开头，我们用pensize()设置了画笔粗细，对于用惯了Scratch画图的你来说，这一切是不是都似曾相识？只要灵活运用上面提到的这些指令，再结合你在Scratch编程训练中学习到的内容，你已经可以画许多图形了。

四、作业

使用今天学习到的turtle扩展库，画出一个彩色的正八边形（颜色按你自己喜欢的来）。