Coding graphics in python

Практика: графические примитивы

На этом занятии вы будете рисовать графические объекты на языке Python.

Благодаря Джону Зелле у нас есть вспомогательная библиотека графики ( graphics.py ), с помощью которой мы будем отображать примитивные объекты на экране.

Установка и подключение библиотеки

Нужно скачать файл и положить в ту (именно в ту) директорию, где вы собираетесь далее писать свои программы.

Чтобы импортировать возможности библиотеки graphics в вашей программе нужно вставить:

Теперь все объекты этой библиотеки будут вызываться через точку: gr.КакойНибудьОбъект() .

Обзор команд модуля graphics

Графическое окно — это место, где будут размещаться графические примитивы:

# подключение библиотеки под синонимом gr import graphics as gr # Инициализация окна с названием "Russian game" и размером 100х100 пикселей window = gr.GraphWin("Russian game", 100, 100) # Закрытие окна после завершения работы с графикой window.close() 

Создание графических примитивов:

# Создание круга с радиусом 10 и координатами центра (50, 50) my_circle = gr.Circle(gr.Point(50, 50), 10) # Создание отрезка с концами в точках (2, 4) и (4, 8) my_line = gr.Line(gr.Point(2, 4), gr.Point(4, 8)) # Создание прямоугольника у которого диагональ — отрезок с концами в точках (2, 4) и (4, 8) my_rectangle = gr.Rectangle(gr.Point(2, 4), gr.Point(4, 8)) 

Отрисовка примитива в графическом окне производится отдельной командой:

# Отрисовка примитивов в окне window my_circle.draw(window) my_line.draw(window) my_rectangle.draw(window) 

Скрипт выполнится крайне быстро и мы не успеем увидеть результаты нашего труда. Чтобы это исправить, стоит поставить выполнение скрипта на паузу:

# Ожидание нажатия кнопки мыши по окну. window.getMouse() # После того как мы выполнили все нужные операции, окно следует закрыть. window.close() 

Пример программы

import graphics as gr window = gr.GraphWin("Jenkslex and Ganzz project", 400, 400) face = gr.Circle(gr.Point(200, 200), 100) face.setFill('yellow') eye1 = gr.Circle(gr.Point(150, 180), 20) eye2 = gr.Circle(gr.Point(250, 180), 15) eye1_center = gr.Circle(gr.Point(150, 180), 8) eye2_center = gr.Circle(gr.Point(250, 180), 7) eye1.setFill('red') eye2.setFill('red') eye1_center.setFill('black') eye2_center.setFill('black') eyebrow1 = gr.Line(gr.Point(100, 120), gr.Point(180, 170)) eyebrow2 = gr.Line(gr.Point(220, 170), gr.Point(300, 140)) eyebrow1.setWidth(10) eyebrow2.setWidth(10) eyebrow1.setOutline('black') eyebrow2.setOutline('black') mouth = gr.Line(gr.Point(150, 260), gr.Point(250, 260)) mouth.setWidth(20) mouth.setOutline('black') face.draw(window) eye1.draw(window) eye2.draw(window) eye1_center.draw(window) eye2_center.draw(window) eyebrow1.draw(window) eyebrow2.draw(window) mouth.draw(window) window.getMouse() window.close() 

Скопируйте код в среду разработки, запустите и посмотрите на результат.

Документация

Для выполнения данной работы линий, прямоугольников и кругов вполне достаточно. Но если вы хотите узнать еще больше команд, то загляните в документацию библиотеки graphics.

Бесструктурное программирование

Самостоятельное задание №1. Пейзаж

Используя полученные знания, нарисуйте любую статическую сцену, которая содержит не менее 5 различных объектов, состоящих из пяти и более примитивов. Проявите свою творческую натуру, но не занимайтесь этим более 30 минут, ведь вашу сцену можно улучшать вечно, а наша задача немного в другом. Примером сцены может являться следующая картинка:

Сделайте это задание и дождитесь дальнейших указаний преподавателя.

Cтруктурное программирование

В предыдущем упражнении вы должны были почувствовать что такое «ковыряться в коде». Очень сложно охватить всю программу сразу, вместить её в сознание.

Пока объем вашего кода не достигает 100 строк, вы ещё можете ориентироваться в нём. Как только цифра возрастет на порядок, вы потеряетесь даже в своей собственной программе.

Теперь давайте изменим нашу программу так, чтобы она была разделена на логические независимые куски кода — функции.

Приведем пример простой программы, чтобы показать, как работают функции.

# Определение функции def say_hello(): # Тело функции print('Say hello to my little friend!') # Вызов функции say_hello() 

Обратите внимание, что все входящие в тело функции операции должны быть с отступом в четыре пробела. А также на тот факт, что без вызова функции все операции, которые прописаны в теле функции, выполнены не будут.

Функции — мощный инструмент. Они позволяют организовать программу так, чтобы было удобно работать с её отдельными фрагментами по очереди. Идея в том, чтобы разделить наш код на независимые друг от друга по смыслу куски и каждому дать имя.

Именование функций

Выбор имён для функций — очень важная творческая часть работы программиста. Имя должно отражать содержание того, что делает функция.

Пример структурного программирования

import graphics as gr window = gr.GraphWin("Jenkslex and Ganzz project", 400, 400) def draw_left_eye(): eye = gr.Circle(gr.Point(150, 180), 20) pupil = gr.Circle(gr.Point(150, 180), 10) eye.setFill('red') pupil.setFill('black') eye.draw(window) pupil.draw(window) def draw_right_eye(): eye = gr.Circle(gr.Point(250, 180), 14) pupil = gr.Circle(gr.Point(250, 180), 7) eye.setFill('red') pupil.setFill('black') eye.draw(window) pupil.draw(window) def draw_eyebrows(): eyebrow1 = gr.Line(gr.Point(100, 120), gr.Point(180, 170)) eyebrow2 = gr.Line(gr.Point(220, 170), gr.Point(300, 120)) eyebrow1.setWidth(10) eyebrow2.setWidth(10) eyebrow1.setOutline('black') eyebrow2.setOutline('black') eyebrow1.draw(window) eyebrow2.draw(window) def draw_face(): face = gr.Circle(gr.Point(200, 200), 100) face.setFill('yellow') face.draw(window) def draw_mouth(): mouth = gr.Line(gr.Point(150, 260), gr.Point(250, 260)) mouth.setWidth(20) mouth.setOutline('black') mouth.draw(window) def draw_angry_lecturer(): draw_face() draw_right_eye() draw_right_eye() draw_eyebrows() draw_mouth() draw_angry_lecturer() window.getMouse() window.close() 

Как видите, функциональность программы не изменилась, но если вы увидете ее в первый раз, вы разберетесь с ней гораздо быстрее, чем если бы вы разбирались с первоначальным примером, написанным без использования функций.

Самостоятельное задание №2

Измените вашу сцену так, чтобы обьекты были нарисованы на пейзаже в других местах. Добавьте ещё два таких же облака, но так, чтобы все три облака выглядели естественно, не выстроившись в линейку.

Функции с параметрами

А теперь представьте, что в предыдущей самостоятельной работе вас попросили сделать не две копии, а сто?

Наивным решением будет написать сто почти одинаковых функций с измененными цифрами, но если мы вдруг внезапно захотим во всех этих обьектах убрать какой-либо примитив — нам придется залезть в каждую такую функцию и изменить соответствующие строчки. Такой подход нежизнеспособен.

Рациональным выходом из подобной ситуации будет являться использование функций с параметрами. В физике положение обьекта мы задавали с помощью координат, почему бы такой подход не распространить и на графические обьекты?

В примере, где демонстрируется рисование смайлика, у нас есть два глаза, код отрисовки которых почти ничем не отличается, кроме использования трех чисел: положения в пространстве и размер.

Продемонстрируем, как этот код можно оптимизировать.

def draw_eye(x, y, size): eye = gr.Circle(gr.Point(x, y), size) pupil = gr.Circle(gr.Point(x, y), size/2) eye.setFill('red') pupil.setFill('black') eye.draw(window) pupil.draw(window) def draw_angry_lecturer(): draw_face() draw_eye(150, 180, 20) draw_eye(250, 180, 14) draw_eyebrows() draw_mouth() 

Как видите теперь, если мы хотим изменить конструкцию обоих глаз одновременно, нам достаточно изменить код в одном месте, и это изменение распространиться на все обьекты, которые отрисовываются данной функцией.

Самостоятельное задание №3

Используя функции с параметрами оптимизируйте свой код, который отрисовывал два обьекта из предыдущего задания.

Если при разработке вы встречаетесь с ситуацией, когда в коде присутствуют две последовательности действий, которые отличаются совсем немного — лучше обощить их и написать одну общую функцию с параметрами, которая в зависимости от входных данных, будет решать разные задачи.

Это одна из самых важных вещей в программировании — разделять программу на модульные абстракции. Это не просто и на эту тему написано достаточно много книг, однако первый шаг в этом направлении вы уже сделали. По возможности старайтесь находить элегантные решения. Это поможет вам сэкономить уйму времени в будущем.

Сайт построен с использованием Pelican. За основу оформления взята тема от Smashing Magazine. Исходные тексты программ, приведённые на этом сайте, распространяются под лицензией GPLv3, все остальные материалы сайта распространяются под лицензией CC-BY-SA.

Источник

turtle — Turtle graphics¶

Turtle graphics is a popular way for introducing programming to kids. It was part of the original Logo programming language developed by Wally Feurzeig, Seymour Papert and Cynthia Solomon in 1967.

Imagine a robotic turtle starting at (0, 0) in the x-y plane. After an import turtle , give it the command turtle.forward(15) , and it moves (on-screen!) 15 pixels in the direction it is facing, drawing a line as it moves. Give it the command turtle.right(25) , and it rotates in-place 25 degrees clockwise.

Turtle can draw intricate shapes using programs that repeat simple moves.

from turtle import * color('red', 'yellow') begin_fill() while True: forward(200) left(170) if abs(pos())  1: break end_fill() done() 

By combining together these and similar commands, intricate shapes and pictures can easily be drawn.

The turtle module is an extended reimplementation of the same-named module from the Python standard distribution up to version Python 2.5.

It tries to keep the merits of the old turtle module and to be (nearly) 100% compatible with it. This means in the first place to enable the learning programmer to use all the commands, classes and methods interactively when using the module from within IDLE run with the -n switch.

The turtle module provides turtle graphics primitives, in both object-oriented and procedure-oriented ways. Because it uses tkinter for the underlying graphics, it needs a version of Python installed with Tk support.

The object-oriented interface uses essentially two+two classes:

1. The TurtleScreen class defines graphics windows as a playground for the drawing turtles. Its constructor needs a tkinter.Canvas or a ScrolledCanvas as argument. It should be used when turtle is used as part of some application. The function Screen() returns a singleton object of a TurtleScreen subclass. This function should be used when turtle is used as a standalone tool for doing graphics. As a singleton object, inheriting from its class is not possible. All methods of TurtleScreen/Screen also exist as functions, i.e. as part of the procedure-oriented interface.
2. RawTurtle (alias: RawPen ) defines Turtle objects which draw on a TurtleScreen . Its constructor needs a Canvas, ScrolledCanvas or TurtleScreen as argument, so the RawTurtle objects know where to draw. Derived from RawTurtle is the subclass Turtle (alias: Pen ), which draws on “the” Screen instance which is automatically created, if not already present. All methods of RawTurtle/Turtle also exist as functions, i.e. part of the procedure-oriented interface.

The procedural interface provides functions which are derived from the methods of the classes Screen and Turtle . They have the same names as the corresponding methods. A screen object is automatically created whenever a function derived from a Screen method is called. An (unnamed) turtle object is automatically created whenever any of the functions derived from a Turtle method is called.

To use multiple turtles on a screen one has to use the object-oriented interface.

In the following documentation the argument list for functions is given. Methods, of course, have the additional first argument self which is omitted here.

Источник