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利用python的turtle库画五星红旗

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1.总体思路

    找到标准五星红旗的描述,如下第一张图(来源百度百科)。找到五星红旗墨线图如下第二张图。

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     我们先定义一个小方格为10像素,画的五个五角星在第二象限,原点为国旗中心。

    五星红旗左上角坐标为(-150,100),当绘制五星红旗时,turtle默认朝向为右,前进300像素再右转90度,之后前进200像素直到将五星红旗背景画完,之后填充红色,这个色值可以通过取色器取值,也可以直接使用“red”参数。

    绘制五个五角星,我们可以发现五个五角星共同的地方,四个小五角星与大五角星只是大小,朝向和坐标不同。根据五星红旗墨线图可以得知大五角星,四个小五角星(从上到下)的坐标分别为(-100,50)、(-50,80)、(-30,60)、(-30,30)、(-50,10)。大五角星与小五角星外接圆半径分别为30像素和10像素,之后可以根据外接圆半径结合勾股定理计算出五角星长度(需要画五笔的那种五角星画法的长度)。

    之后我们设计一个函数来画这五个五角星,由于他们具有相似性,故可以通过一个函数画出,画的时候我们需要统一一个绘制的角度(五角星绘制过程类似,如果想用绘制出想要的效果,需要定一个角度基准),以大五角星的朝向为基准,设置其旋转角度为0°,传入的角度参数即是与大五角星相对的角度(逆时针旋转了几度)。

    小五角星旋转的角度可以通过墨线图结合反三角函数得出,这里举一个例子,就是最上面的小五角星的朝向,我们可以从墨线图得知他相对于大五角星逆时针旋转了(90+arctan(3/5)*180/Π)°。反正切函数计算得出的是弧度值,为了转换为角度值,需要乘以180/Π。在python的math库中,反正切函数为math.atan(),Π用math.pi表示。

    之后我们就可以定义画五角星的函数了,我们每画一个五角星结束时,会将方向调整为向上。接下来以大五角星为例。

    画笔初始坐标为大五角星外接圆圆心即大五角星中心,我们需要先走到大五角星最上面的顶点。在画完五星红旗红色背景后,画笔朝向为右,我们需要调整画笔朝向为向上,所以在画之前需要先将画笔向左旋转90°(逆时针旋转90°)。之后画笔还是在圆心上,只是朝向改变了,我们要从顶点开始画起,先向前前进半径距离(30像素),现在指向和位置就是下图(通过ps绘制)最上面顶点向上的箭头。之后我们需要先向右旋转162°(顺时针162°),方向如图最上面顶点另一个箭头所示.

    之后需要向前走五角星长度到达右下角右边箭头。五角星长度计算通过勾股定理结合墨线图得知,二分之一长度为半径*三分之根号八(二分之一五角星长度:外接圆半径=根号八:三),之后乘2得到五角星长度(即要前进的距离)之后再旋转162°,方向如下图右下角另一个方向所示大约西北方向),之后循环5次到达下图大五角星最上面顶点的非向上的箭头的方位。

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     为了重复利用画五角星的函数,我们需要将最终朝向指向标准方向(即向上减去传入的逆时针角度的方向,大五角星传入参数0,即向上),这时我们就需要将朝向向左162°。

    画小五角星时不同的地方就是圆心坐标,外接圆半径,以及初始朝向。需要注意的是修改完初始朝向后,画完五角星最后位置不是向上而是有了初始朝向角度的偏差,在函数定义时除了一开始的初始朝向的调整,最后还要反向旋转,比如你一开始逆时针旋转30°,最后还需要顺时针30°,这样在执行函数后才会让朝向为标准朝向(向上,方便其他小五角星的绘制)。

2. 代码展示

import turtle
import math

turtle.pensize(3)
turtle.colormode(255)

# 画背景
turtle.pencolor("#ed120c")
turtle.fillcolor("#ed120c")
turtle.begin_fill()
turtle.penup()
turtle.goto(-150, 100)
turtle.pendown()

for i in [300, 200, 300, 200]:
    turtle.forward(i)
    turtle.right(90)
turtle.left(90)
turtle.end_fill()
turtle.penup()

# 画五角星函数,要求传入五角星中心坐标,五角星外接圆半径,五角星逆时针旋转角度(默认角度0度为向上,即大五角星方向)
def Pentagram(x, y, radius, degree):
    length = (radius * math.sqrt(8) // 3) * 2  # 根据五角星外接圆半径计算五角星长度

    turtle.goto(x, y)  # 五角星外接圆中心坐标(即五角星中心坐标)
    turtle.left(degree)  # 五角星逆时针旋转多少度
    turtle.forward(radius)  # 前进外接圆半径距离,到达五角星顶点
    turtle.pendown()

    # 以下为标准画五角星代码,画笔颜色及填充颜色可以通过取色器取
    turtle.right(162)
    turtle.pencolor("#f4ec20")
    turtle.fillcolor("#f4ec20")
    turtle.begin_fill()
    for _ in range(5):
        turtle.forward(length)
        turtle.right(144)
    turtle.end_fill()
    turtle.left(162)

    turtle.right(degree)
    turtle.penup()

# 画大五角星
Pentagram(-100, 50, 30, 0)

# 画第一个小五角星
degree1 = 90 + math.atan(3 / 5) * 180 / math.pi  # 计算第一个小五角星相对于大五角星的逆时针旋转角度,atan计算弧度需要转化为角度
Pentagram(-50, 80, 10, degree1)

# 画第二个小五角星
degree2 = 90 + math.atan(1 / 7) * 180 / math.pi
Pentagram(-30, 60, 10, degree2)

# 画第三个小五角星
degree3 = 90 - math.atan(2 / 7) * 180 / math.pi
Pentagram(-30, 30, 10, degree3)

# 画第四个小五角星
degree4 = 90 - math.atan(4 / 5) * 180 / math.pi
Pentagram(-50, 10, 10, degree4)

turtle.hideturtle()
turtle.done()

3.代码运行效果

    由于出现国旗会算违规,大家可以在自己电脑运行一下,效果就是五星红旗的效果。

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本文转载自: https://blog.csdn.net/qq_59744114/article/details/129207568
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