使用Python和Turtle模块绘制樱花树

在这个博文中，我们将介绍如何使用Python的Turtle模块绘制一棵美丽的樱花树。Turtle是一个简单而强大的绘图库，非常适合初学者进行图形绘制练习。以下是一个详细的代码解释，展示了如何一步步绘制出一棵樱花树。

1、导入模块

# -*- coding: utf-8 -*-
import turtle as T      # 导入turtle模块，用于绘图，并简写为T
import random           # 导入random模块，用于生成随机数

首先，我们导入了turtle和random两个模块。turtle模块用于绘图，而random模块用于生成随机数，这些随机数将用于决定树枝的长度、角度以及花瓣的位置和颜色。

2、定义樱花树类

class SakuraTree:

接下来，我们定义了一个名为SakuraTree的类，这个类包含了绘制樱花树所需的所有方法和属性。

3、初始化画布和画笔

    def __init__(self):
        self.screen = T.Screen()        # 创建一个画布对象
        self.screen.bgcolor('white')    # 设置画布背景颜色为白色
        self.screen.tracer(5, 0)        # 设置画布刷新速度，加快绘图过程
        self.turtle = T.Turtle()        # 创建一个画笔对象
        self.turtle.hideturtle()        # 隐藏画笔图标，使绘图过程更美观
        self.turtle.left(90)            # 将画笔向左旋转90度，调整初始方向
        self.turtle.up()                # 提起画笔，不绘制移动路径
        self.turtle.backward(150)       # 向后移动150个单位，为树干位置做准备
        self.turtle.down()              # 放下画笔，开始绘制
        self.turtle.color('sienna')     # 设置画笔颜色为深褐色，用于绘制树干

在类的初始化方法__init__中，我们创建了画布和画笔对象，并设置了画布的背景颜色为白色。tracer方法用于控制画布的刷新速度，以加快绘图过程。我们还调整了画笔的初始方向，并将其移动到合适的位置开始绘制树干。

4、绘制树枝的函数

    def draw_tree_branch(self, branch_length):
        if branch_length > 3: 
            color_choice = random.choice(['snow', 'lightcoral']) if branch_length <= 12 else 'sienna'
            pensize = branch_length / 3 if 8 <= branch_length <= 12 else (branch_length / 2 if branch_length < 8 else branch_length / 10)
            self.turtle.color(color_choice)
            self.turtle.pensize(pensize)
            self.turtle.forward(branch_length)
            angle_a = 1.5 * random.random()
            self.turtle.right(20 * angle_a)
            branch_reduction = 10 * (1.5 * random.random())
            self.draw_tree_branch(branch_length - branch_reduction)
            self.turtle.left(40 * angle_a)
            self.draw_tree_branch(branch_length - branch_reduction)
            self.turtle.right(20 * angle_a)
            self.turtle.up()
            self.turtle.backward(branch_length)
            self.turtle.down()

draw_tree_branch函数用于递归地绘制树枝。当树枝长度大于3时，函数会根据树枝的长度选择颜色（短树枝使用随机颜色，长树枝使用深褐色），并设置画笔的粗细。然后，函数会向前绘制树枝，并根据随机角度和长度减少量递归地绘制左右两侧的树枝。

5、绘制花瓣的函数

    def draw_petals(self, num_petals):
        for _ in range(num_petals): 
            a = 200 - 400 * random.random()
            b = 10 - 20 * random.random()
            self.turtle.up()
            self.turtle.forward(b)
            self.turtle.left(90)
            self.turtle.forward(a)
            self.turtle.down()
            self.turtle.color('lightcoral')
            self.turtle.circle(1)
            self.turtle.up()
            self.turtle.backward(a)
            self.turtle.right(90)
            self.turtle.backward(b)

draw_petals函数用于绘制花瓣。它会循环绘制指定数量的花瓣，每个花瓣的位置由随机生成的横纵坐标决定。然后，函数会移动到花瓣的位置，绘制一个半径为1的圆作为花瓣。

6、绘制樱花树的函数

    def draw(self):
        self.draw_tree_branch(65)
        self.draw_petals(300)
        self.screen.exitonclick()

draw函数是绘制樱花树的主要入口。它首先调用draw_tree_branch函数从初始树枝长度开始绘制樱花树的树枝，然后调用draw_petals函数绘制花瓣。最后，exitonclick方法用于等待用户点击画布后关闭窗口。

7、运行结果

8、完整代码

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time : 2021/5/9 13:11
# @Author : Leuanghing Chen
# @Blog : https://blog.youkuaiyun.com/weixin_46153372?spm=1010.2135.3001.5421
# @File : 樱花（类）.py
# @Software : PyCharm

import turtle as T      # 导入turtle模块，用于绘图，并简写为T
import random           # 导入random模块，用于生成随机数


# 定义樱花树类
class SakuraTree:
    # 初始化画布和画笔
    def __init__(self):
        self.screen = T.Screen()        # 创建一个画布对象
        self.screen.bgcolor('white')    # 设置画布背景颜色为白色
        self.screen.tracer(5, 0)        # 设置画布刷新速度，加快绘图过程
        self.turtle = T.Turtle()        # 创建一个画笔对象
        self.turtle.hideturtle()        # 隐藏画笔图标，使绘图过程更美观
        self.turtle.left(90)            # 将画笔向左旋转90度，调整初始方向
        self.turtle.up()                # 提起画笔，不绘制移动路径
        self.turtle.backward(150)       # 向后移动150个单位，为树干位置做准备
        self.turtle.down()              # 放下画笔，开始绘制
        self.turtle.color('sienna')     # 设置画笔颜色为深褐色，用于绘制树干

    # 绘制树枝的函数，branch_length为当前树枝的长度
    def draw_tree_branch(self, branch_length):
        # 当树枝长度大于3时，继续绘制
        if branch_length > 3:
            # 根据树枝长度选择颜色，长度较小时使用随机颜色，较长时保持深褐色
            color_choice = random.choice(['snow', 'lightcoral']) if branch_length <= 12 else 'sienna'
            # 根据树枝长度设置画笔粗细
            pensize = branch_length / 3 if 8 <= branch_length <= 12 else (branch_length / 2 if branch_length < 8 else branch_length / 10)
            self.turtle.color(color_choice)     	# 设置画笔颜色
            self.turtle.pensize(pensize)        	# 设置画笔粗细
            self.turtle.forward(branch_length)  	# 向前绘制树枝

            # 计算随机角度和树枝长度减少量
            angle_a = 1.5 * random.random()         # 生成一个随机角度
            self.turtle.right(20 * angle_a)         # 右转一定角度
            branch_reduction = 10 * (1.5 * random.random())             # 生成树枝长度减少量
            self.draw_tree_branch(branch_length - branch_reduction)     # 递归绘制右侧树枝

            self.turtle.left(40 * angle_a)          # 左转两倍的角度，准备绘制左侧树枝
            self.draw_tree_branch(branch_length - branch_reduction)     # 递归绘制左侧树枝

            self.turtle.right(20 * angle_a)         # 右转回原来的角度
            self.turtle.up()                        # 提起画笔
            self.turtle.backward(branch_length)     # 回到绘制前的位置
            self.turtle.down()                      # 放下画笔，准备下一次绘制

    # 绘制花瓣的函数，num_petals为花瓣数量
    def draw_petals(self, num_petals):
        # 循环绘制每个花瓣
        for _ in range(num_petals):
            a = 200 - 400 * random.random()     # 生成花瓣的横向位置
            b = 10 - 20 * random.random()       # 生成花瓣的纵向位置
            self.turtle.up()                    # 提起画笔
            self.turtle.forward(b)              # 向前移动到花瓣的纵向位置
            self.turtle.left(90)                # 左转90度，调整方向
            self.turtle.forward(a)              # 向前移动到花瓣的横向位置
            self.turtle.down()                  # 放下画笔
            self.turtle.color('lightcoral')     # 设置画笔颜色为浅珊瑚色
            self.turtle.circle(1)               # 绘制一个半径为1的圆，作为花瓣
            self.turtle.up()                    # 提起画笔
            self.turtle.backward(a)             # 回到花瓣的横向起始位置
            self.turtle.right(90)               # 右转90度，调整方向
            self.turtle.backward(b)             # 回到花瓣的纵向起始位置

    # 绘制樱花树的函数
    def draw(self):
        self.draw_tree_branch(65)   # 从初始树枝长度65开始绘制樱花树
        self.draw_petals(300)       # 绘制300个花瓣
        self.screen.exitonclick()   # 等待用户点击画布后关闭窗口


if __name__ == '__main__':
    sakura_tree = SakuraTree()      # 创建樱花树对象
    sakura_tree.draw()              # 调用绘制函数，开始绘制樱花树

9、总结

通过以上步骤，我们成功地使用Python的Turtle模块绘制了一棵美丽的樱花树。这个示例不仅展示了Turtle模块的基本用法，还通过递归和随机数生成等技巧实现了复杂的图形绘制。希望这个博文对你有所帮助，如果你有任何问题或建议，请随时在评论区留言。