Python Turtle 入门指南：如何利用代码绘制完美的正方形与矩形

2026-02-14 05:54:23 0条评论 1次阅读 0人点赞

欢迎来到 Python Turtle 编程的世界！如果你是编程初学者，或者仅仅是对通过代码进行图形创作感兴趣，那么你来对地方了。Turtle 库是 Python 中最迷人的标准库之一，它为我们提供了一个虚拟的“画布”和一个可以移动的“小海龟”。通过向这个小海龟发送指令，我们可以追踪它的运动轨迹，从而在屏幕上绘制出各种精彩的几何图形。

在这篇文章中，我们将专注于 Turtle 编程的基础——即如何绘制正方形和矩形。这两个形状是构建复杂图形的基石。我们将从最基础的概念入手，逐步深入到代码优化、颜色填充以及实际应用场景中。相信我，当你看到屏幕上凭空出现一个完美的正方形时，那种成就感是无与伦比的。让我们开始这次代码绘图之旅吧！

初识 Turtle 库

在开始编写代码之前，我们需要确保我们的环境中已经安装了 Python。好消息是，Turtle 库通常随 Python 一起安装，所以你不需要额外安装任何东西。我们要做的第一件事就是把这个库引入到我们的脚本中。

import turtle

# 初始化屏幕
screen = turtle.Screen()
screen.title("我的 Turtle 画布")

# 初始化海龟对象
t = turtle.Turtle()

运行这段代码后，你会弹出一个带有白色背景的窗口，这就是我们要作画的画布，中间那个小箭头就是我们的“海龟”。默认情况下，它指向屏幕的右侧。

绘制正方形：从手动控制到自动化

正方形由四条长度相等的边组成，且每个角都是 90 度。为了绘制它，我们需要让海龟向前移动一段距离，然后向左（或向右）旋转 90 度，这个过程重复四次即可。

#### 方法一：手动转向（初学者视角）

对于刚刚接触编程的朋友来说，最直观的方法就是按部就班地写下每一步指令。虽然这种方法看起来有些繁琐，但它能帮助我们清晰地理解程序的执行流程。

import turtle
 
# 创建海龟对象
t = turtle.Turtle()

# 获取用户输入，这里假设我们输入 100
# s = int(input("请输入正方形的边长:")) 
s = 100  # 为了演示方便，这里直接赋值

# 绘制第一条边
t.forward(s) 
t.left(90) 

# 绘制第二条边
t.forward(s) 
t.left(90) 

# 绘制第三条边
t.forward(s) 
t.left(90) 

# 绘制第四条
t.forward(s) 
t.left(90)

# 保持窗口打开
turtle.done()

代码工作原理解析：

在这段代码中，INLINECODE1e219396 命令让海龟向前移动 INLINECODEd1085cb2 个像素（用户指定的边长）。移动完成后，t.left(90) 命令让海龟原地逆时针旋转 90 度。这个过程重复四次，海龟就在画布上“走”出了一个正方形的轨迹。虽然这段代码能完成任务，但你可能已经注意到了，其中包含了很多重复的代码。这在编程中被称为“代码冗余”。如果我们要绘制一个六边形或八边形，这种写法会让人崩溃。

#### 方法二：使用循环（专业写法）

作为一名追求高效的开发者，我们绝不能满足于重复的代码。通过使用 for 循环，我们可以将刚才冗长的代码浓缩为几行，极大地提高了代码的可读性和可维护性。

import turtle
 
# 设置画笔颜色和速度
t = turtle.Turtle()
t.color("green")
t.speed(1) # 设置速度为最慢，方便观察

s = 100 # 边长

# 循环 4 次绘制正方形
for _ in range(4):
    t.forward(s) 
    t.left(90)

为什么这样写更好？

在这里，我们利用 INLINECODEf824f748 创建了一个包含 4 次迭代的循环。在每次循环中，海龟都会执行“前进并旋转”的动作。无论你想要绘制多大的正方形，只需改变 INLINECODE21f3aff3 的值，循环逻辑永远不变。此外，如果以后你想把正方形改成五边形，只需将循环次数改为 5，角度改为 72 度即可，这种灵活性正是编程的魅力所在。

#### 进阶技巧：为正方形填充颜色

只有线条的正方形可能看起来有点单调。让我们给它填上颜色，让它看起来更专业。要在 Turtle 中填充形状，我们需要使用 INLINECODE0ebe8a30 和 INLINECODE6a7ffbbe。

import turtle
 
t = turtle.Turtle()
t.color("black", "red") # 第一个是边框颜色，第二个是填充颜色

t.begin_fill() # 开始填充
for _ in range(4):
    t.forward(100)
    t.left(90)
t.end_fill() # 结束填充

turtle.done()

绘制矩形：处理不同的边长

掌握了正方形之后，绘制矩形就非常简单了。矩形与正方形的区别在于，它的相邻两条边长度不相等（长和宽），但依然保持四个直角。

#### 方法一：手动绘制矩形的四条边

在不使用循环的情况下，我们需要交替处理长和宽。让我们看看具体的实现方式。

import turtle
 
t = turtle.Turtle()

# 定义矩形的长和宽
length = 150
width = 80

# 第一条边（长）
t.forward(length) 
t.left(90) 

# 第二条边（宽）
t.forward(width) 
t.left(90) 

# 第三条边（长）
t.forward(length) 
t.left(90) 

# 第四条边（宽）
t.forward(width) 
t.left(90)

turtle.done()

解析： 这里我们需要两个变量 INLINECODEf00cc9ca 和 INLINECODEd7dd72d5 来分别存储长和宽。在绘制时，第一条边和第三条边使用 INLINECODE34477947，而第二条边和第四条边使用 INLINECODEf34d1f6b。这种交替前进的方式正是矩形几何结构的体现。

#### 方法二：使用循环实现矩形绘制

虽然矩形的边长不同，我们依然可以使用循环来简化代码。这里我们有一个小技巧：利用循环变量的奇偶性（或者索引）来决定是绘制长还是宽。

import turtle
 
t = turtle.Turtle()
t.speed(1)

length = 150
width = 80

for i in range(4):
  # 如果是偶数次迭代（0, 2），绘制长边
  if i % 2 == 0:
    t.forward(length) 
  # 如果是奇数次迭代（1, 3），绘制宽边
  else:
    t.forward(width) 
  
  # 每次都旋转 90 度
  t.left(90)

代码深度解析： 在这个循环中，INLINECODEfa77c5ef 的值会依次是 0, 1, 2, 3。通过取模运算符 INLINECODEb93dfd9f，我们可以判断当前的 INLINECODEd3d00011 是偶数还是奇数。如果是偶数（INLINECODE7b4dfad1），我们让海龟走 INLINECODE8a8b1ef9；如果是奇数，则走 INLINECODE9fe9441d。每次移动后，海龟都旋转 90 度。这种方法不仅代码紧凑，而且展示了编程中如何利用数学逻辑来控制流程。

#### 实战应用：绘制彩色矩形框

让我们来做点更酷的。在实际开发中，例如制作游戏界面时，我们经常需要绘制带有边框的矩形。下面的代码演示了如何改变线条粗细和颜色。

import turtle
 
t = turtle.Turtle()
t.pensize(3) # 设置线条粗细为 3 像素
t.pencolor("blue") # 设置线条颜色为蓝色

l = 120
w = 60

for _ in range(4):
    if _ % 2 == 0:
        t.forward(l)
    else:
        t.forward(w)
    t.left(90)
    
t.hideturtle() # 隐藏海龟光标，让图形更整洁
turtle.done()

绘制多个图形与最佳实践

现在我们已经掌握了基本图形的绘制，但在实际应用中，你通常需要在一个画布上绘制多个形状，或者通过函数来复用代码。

#### 函数封装：复用你的代码

如果你需要绘制 10 个不同大小的正方形，直接写 10 遍循环是非常糟糕的。我们可以编写一个函数来封装绘制逻辑。

import turtle

def draw_square(t, size):
    """
    绘制正方形的函数
    t: turtle 对象
    size: 边长
    """
    for _ in range(4):
        t.forward(size)
        t.left(90)

# 初始化
my_turtle = turtle.Turtle()
my_turtle.speed(0) # 最快速度，不显示动画过程

# 绘制三个不同大小的正方形
# 先移动位置，避免重叠
my_turtle.penup()
my_turtle.goto(-100, 0)
my_turtle.pendown()
draw_square(my_turtle, 50) # 边长为 50 的正方形

my_turtle.penup()
my_turtle.goto(0, 0)
my_turtle.pendown()
draw_square(my_turtle, 80) # 边长为 80 的正方形

my_turtle.penup()
my_turtle.goto(100, 0)
my_turtle.pendown()
draw_square(my_turtle, 120) # 边长为 120 的正方形

turtle.done()

函数的好处： 通过将逻辑封装在 draw_square 函数中，我们只需要关心“在哪里”画以及画“多大”，而不需要每次都重复底层的旋转逻辑。这符合编程中的 DRY（Don‘t Repeat Yourself）原则。

绘制复杂场景：一个简单的房子

既然我们已经学会了正方形（用于窗户或地基）和矩形（用于墙壁），让我们试着用这些知识构建一个实际的场景——画一个简易的房子。这展示了基本几何图形如何组合成复杂图案。

import turtle

# 设置画布
screen = turtle.Screen()
screen.bgcolor("skyblue") # 天空蓝背景

house = turtle.Turtle()
house.speed(5)
house.color("black")
house.fillcolor("yellow")

# 1. 绘制房体（矩形）
house.begin_fill()
for i in range(4):
    # 房体长宽交替：150 和 100
    if i % 2 == 0:
        house.forward(150)
    else:
        house.forward(100)
    house.left(90)
house.end_fill()

# 2. 绘制门（矩形）
# 移动到门口位置
house.penup()
house.goto(50, -100) # 相对坐标移动
house.pendown()

house.fillcolor("brown")
house.begin_fill()
# 门也是一个矩形
for i in range(4):
    if i % 2 == 0:
        house.forward(40)
    else:
        house.forward(60)
    house.left(90)
house.end_fill()

# 3. 绘制窗户（正方形）
house.penup()
house.goto(-40, -20) # 移动到窗户位置
house.pendown()

house.fillcolor("lightgreen")
house.begin_fill()
# 使用我们的循环逻辑画正方形
for _ in range(4):
    house.forward(40)
    house.left(90)
house.end_fill()

house.hideturtle()
turtle.done()

这个例子不仅复习了正方形和矩形的绘制，还引入了坐标控制的概念 (INLINECODEb637f6c3)。你会发现，虽然代码看起来变长了，但核心逻辑依然是我们之前学过的 INLINECODEa02e6d73 循环和 INLINECODEf92098be、INLINECODE5f6573b2 组合。

常见错误与解决方案

在探索 Turtle 图形的过程中，初学者经常会遇到一些问题。让我们看看如何避免它们。

忘记 INLINECODE57c1c0f4：如果你的程序运行后窗口一闪而过，那是因为脚本执行完毕后自动关闭了窗口。务必在代码末尾加上 INLINECODEbfd7eafe 来保持窗口显示。

旋转方向错误：容易混淆 INLINECODE67f6649e 和 INLINECODEf52a56e9。在几何图形中，通常建议统一使用 INLINECODEecdc892e（逆时针）或 INLINECODE4b06486b（顺时针）。混合使用容易导致计算角度困难。

计算精度问题：在 Python 中，虽然我们通常处理整数（如 left(90)），但某些复杂图形（如圆形）可能涉及浮点数精度。对于正方形和矩形，保持整数输入通常是最安全的。

性能优化建议

当你需要绘制大量图形（例如绘制 100 个正方形组成一个网格）时，动画速度会变得很慢。你可以通过以下代码关闭动画或提高速度：

t.speed(0) # 设置为最快速度
# 或者完全关闭动画
turtle.tracer(0) # 关闭自动更新
# ... 绘制代码 ...
turtle.update() # 手动更新屏幕

总结与展望

通过这篇文章，我们从零开始，掌握了使用 Python Turtle 库绘制正方形和矩形的核心技能。我们经历了从手动编写冗余代码到使用循环结构进行优化的过程，学习了如何给图形上色，甚至尝试了用基本图形构建复杂的房屋图案。

关键要点回顾：

基本指令：INLINECODE45cd501c 用于移动，INLINECODE0dde17c1 或 right() 用于转向。
循环结构：利用 for 循环可以极大地简化重复性几何图形的绘制逻辑。
函数思维：将绘制逻辑封装成函数，有助于代码的复用和管理。

Turtle 编程不仅仅是一个绘图工具，它更是培养计算思维和逻辑逻辑的绝佳平台。既然你已经掌握了正方形和矩形，下一步，我建议你尝试挑战绘制五边形、六边形，甚至尝试用嵌套循环来绘制类似万花筒的几何图案。编程的世界充满了无限可能，期待你创造出更精彩的作品！

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