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第4章 用海龜畫圖
Python裡的海龜有點像真實世界中的海龜。我們知道，海龜是一種爬行動物，背上背著自己的房子，緩慢地四處爬。在Python的世界裡，海龜是一個小小的黑色箭頭，它在螢幕上慢慢移動。Python裡的海龜在移動時後面會留下軌跡，實際上更像是蝸牛或者鼻涕蟲。
海龜是學習基本電腦作圖的好方法，所以在這一章裡我們會用Python的海龜來畫一些簡單的形狀和線。
4.1 使用Python的turtle（海龜）模組
在Python中，模組是給別的程式提供有用的代碼的一種方式（用處之一就是模組可以包含供我們使用的函數）。我們會在第7章中學到更多關於模組的內容。Python有一個叫turtle的特殊模組，我們可以用它來學習電腦是如何在螢幕上畫圖的。turtle這個模組提供了編寫向量圖的方法，基本上就是畫簡單的直線、點和曲線。
我們來看看海龜是如何工作的。首先，點擊桌面上的圖示來打開Python Shell程式（或者如果你用的是Ubuntu的話，選擇“應用程式->程式設計->IDLE”）。接下來讓Python引入turtle模組，就像這樣：
引入模組就是告訴Python你想要使用它。
如果你用Ubuntu並且得到了錯誤資訊的話，你可能需要安裝tkinter。做法是打開Ubuntu軟體中心，在搜索框中輸入python-tk。你應該會在視窗中看到“Tkinter - Writing Tk Applications with Python”。點擊“安裝”來安裝這個包。
4.1.1 創建畫布
現在既然我們已經引入了turtle模組，接下來我們要創建一個畫布，也就是一個用來畫圖的空白空間，就像藝術家的畫布一樣。做法是調用turtle模組中的Pen函數，它會自動創建一個畫布。在PythonShell程式中輸入：
你應當會看到一個空白的方塊（畫布），中間有一個箭頭，如圖4-1所示。
圖4-1 空白畫布
螢幕中間的那個箭頭就是海龜，怎麼樣？看上去有點像吧？
如果海龜視窗出現在PythonShell程式視窗的後面，你可能會發現好像有問題。當你把滑鼠挪到海龜視窗上時，游標變成了沙漏，如圖4-2所示。
圖4-2 游標變成了沙漏
這可能會有幾個原因：你不是通過桌面上的圖示來啟動Shell程式（如果你用的是Windows或者蘋果電腦），你點擊的是Windows開始功能表中的IDLE（Python圖形介面），或者IDLE的安裝有問題。嘗試退出並用桌面圖示來重啟Shell程式。如果還不行，嘗試用Python控制台而不是Shell程式，操作如下。
- 在Windows中，選擇“開始->所有程式”，然後在Python 3.2的組中點擊Python（command line）。
- 在Mac OS X中，點擊螢幕右上角的Spotlight圖示，然後在輸入框中輸入“終端”。在終端程式打開後輸入python。
- 在Ubuntu中，從應用功能表中打開終端程式並輸入python。
4.1.2 移動海龜
我們要使用剛剛創建的變數t上面的函數來給海龜發指令。有點類似於在turtle模組中使用Pen函數。例如，forward指令讓海龜向前移動。要讓海龜向前移動50個圖元，輸入下面的命令：
你看到的結果如圖4-3所示。
圖4-3 運行結果
海龜向前移動了50個圖元。一個圖元就是螢幕上的一個點，也就是可以表現出的最小元素。你在電腦顯示器上看到的所有東西都是由圖元組成的，它們是很小的、方形的點。如果你可以放大來看畫布和上面我們畫的那條線的話，你可能會看到用來表示海龜的那個箭頭就是一堆圖元，如圖4-4所示。這就是簡單的電腦作圖。
圖4-4 放大後的效果
現在，我們要用下面的命令讓海龜左轉90度：
如果你還沒學過角度的概念，那麼這樣想：想像一下你站在一個圓的圓心上。
- 你面對的方向的角度為0度。
- 如果你伸平左臂，這就是向左90度方向。
- 如果你伸平右臂，這就是向右90度方向。
- 從圖4-5中你可以看到向左或向右的90度。
圖4-5 向左或向右90度
如果從你右手臂指向的方向繼續畫圈向右轉動，在你正後方的是180度，你左手臂所指的方向是270度，回到你開始的地方就是360度。角度從0開始到360結束。完整一圈的角度，向右轉時每次增加45度，如圖4-6所示。
圖4-6 每次增加45度
當Python的海龜向左轉時，它會轉動面向新的方向（就像你轉動身體面向左臂所指的向左90度一樣）。
t.left(90)這個命令把箭頭指向上（因為它原來指向右邊），如圖4-7所示。
圖4-7 箭頭指向上方
當你調用t.left(90)時，這和調用t.right(270)是一樣的。調用t.rigtht(90)和 t.left(270)也是一樣的。只要想像出那個圓圈，沿方向找到那個角度就好了。
現在我們要畫一個方塊。在你已經輸入的代碼後再輸入如下代碼行：
海龜這時就應該畫出了一個方塊並且面向開始的那個方向，如圖4-8所示。
圖4-8 畫出了一個方塊
要擦除畫布，輸入重置命令（reset）。這會清除畫布並把海龜放回開始的位置。
你也可以使用清除命令（clear），它只清除螢幕，海龜仍留在原位。
我們還可以讓海龜向右（right）轉，或者讓它後退（backward）。我們可以用向上（up）來把筆從紙上抬起來（換句話說就是讓海龜停止作畫），用向下（down）來開始作畫。這些函數的用法和我們之前用過的那些一樣。
讓我們用這些命令再來畫另一張畫。這次，我們要讓海龜畫兩條線。輸入下面的代碼：
首先，我們用t.reset()重置畫布並把海龜移回到開始位置。接下來，我們用t.backward(100)把海龜向後移動100個圖元，然後用t.up()來把筆抬起來不再作畫。
然後，用命令t.right(90)把海龜向右轉90度來指向螢幕下方的底部，然後用t.foraward(20)來向前移動20個圖元。這樣不會畫出東西來，因為我們在第三行用了up命令。我們用t.left(90)把海龜向左轉90度來指向右方，然後用down命令來讓海龜把筆再放下重新開始作畫。最後，我們用t.forward(100)來向前畫出一條與第一條線平行的線來。我們畫的這兩條平行線最後看起來如圖4-9所示。
圖4-9 畫出兩條平行線
4.2 你學到了什麼
在這一章裡，你學會了如何使用Python的turtle模組。我們用向左（left）、向右（right）、向前（forward）和向後（backward）命令畫了一些簡單的線。用向上（up）命令來讓海龜停止作畫，用向下（down）命令來重新開始作畫。你還學會了海龜是按角度轉身的。
4.3 程式設計小測驗
嘗試用海龜畫出下麵的圖形。答案可以在網站http://python-for-kids.com/ 上找到。
#1：長方形
用turtle模組的Pen函數來創建一個新畫布，然後畫一個長方形。
#2：三角形
創建另一個畫布，這次畫一個三角形。參考圓圈上的角度那張圖（圖4-6）來回憶要讓海龜轉動多少角度來指向哪個方向。
#3：沒有角的方格
寫個程式來畫出如圖4-10所示的四條線（大小不重要，只要形狀一樣就可以）。
圖4-10 畫出四條線
