少儿学编程系列-使用python turtle画基本

少儿学编程系列-使用python turtle画基本图形

urtle简介

turtle（海龟）绘图很适合用来引导少儿学习编程，通过简单的命令，可以轻松地绘制出精美的形状和图案。

常用命令介绍

更多命令可以参见：https://docs.python.org/zh-cn/3/library/turtle.html#introduction

forward() | fd() 前进
backward() | bk() | back() 后退
right() | rt() 右转
left() | lt() 左转
goto() | setpos() | setposition() 前往/定位
setx() 设置x坐标
sety() 设置y坐标
setheading() | seth() 设置朝向
home() 返回原点
circle() 画圆
dot() 画点
stamp() 印章
clearstamp() 清除印章
clearstamps() 清除多个印章
undo() 撤消
speed() 速度

画基本图形的效果

画基本图形的代码

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我们下面会学习使用直线画一个网格出来，为了更好的理解这个网格在空间中的位置，我们是时候，讲一讲空间坐标系了。

1、右手坐标系

Threejs使用的是右手坐标系，这源于opengl默认情况下，也是右手坐标系。下面是右手坐标系的图例，如果对这个概念不理解，可以百度一下，我保证你伸出手比划的那一瞬间你就明白了，如果不明白请给作者留言，我会尽快补上关于坐标系的知识。

图中右边那个手对应的坐标系，就是右手坐标系。在Threejs中，坐标和右边的坐标完全一样。x轴正方向向右，y轴正方向向上，z轴由屏幕从里向外。

5、线条的深入理解

在Threejs中，一条线由点，材质和颜色组成。

点由THREE.Vector3表示，Threejs中没有提供单独画点的函数，它必须被放到一个THREE.Geometry形状中，这个结构中包含一个数组vertices，这个vertices就是存放无数的点（THREE.Vector3）的数组。这个表示可以如下图所示：

为了绘制一条直线，首先我们需要定义两个点，如下代码所示：

var p1=new THREE.Vector3( -100, 0, 100 );

var p2=new THREE.Vector3( 100, 0, -100 );

请大家思考一下，这两个点在坐标系的什么位置，然后我们声明一个THREE.Geometry，并把点加进入，代码如下所示：

var geometry=new THREE.Geometry();

geometry.vertices.push(p1);

geometry.vertices.push(p2);

geometry.vertices的能够使用push方法，是因为geometry.vertices是一个数组。这样geometry 中就有了2个点了。

然后我们需要给线加一种材质，可以使用专为线准备的材质，THREE.LineBasicMaterial。

最终我们通过THREE.Line绘制了一条线，如下代码所示:

var line=new THREE.Line( geometry, material, THREE.LinePieces );

ok，line就是我们要的线条了。

6、画高中时深爱的坐标平面

我还深爱着高中时的那个坐标平面，它勾起了我关于前排同学的细细长发的回忆…

这个平面的效果如下所示,截图不完整哦：

它横竖分别绘制了20条线段，在摄像机的照射下，就形成了这般模样。你可以在[初级教程\chapter2-2.html]发现这些代码：

<!DOCTYPE html>

<html>

<head>

<title>Three框架</title>

div#canvas-frame {

border: none;

cursor: pointer;

width: 100%;

height: 600px;

background-color: #EEEEEE;

}

</style>

var renderer;

function initThree() {

width=document.getElementById('canvas-frame').clientWidth;

height=document.getElementById('canvas-frame').clientHeight;

renderer=new THREE.WebGLRenderer({

antialias : true

});

renderer.setSize(width, height);

document.getElementById('canvas-frame').appendChild(renderer.domElement);

renderer.setClearColor(0xFFFFFF, 1.0);

}

var camera;

function initCamera() {

camera=new THREE.PerspectiveCamera(45, width / height, 1, 10000);

camera.position.x=0;

camera.position.y=1000;

camera.position.z=0;

camera.up.x=0;

camera.up.y=0;

camera.up.z=1;

camera.lookAt({

x : 0,

y : 0,

z : 0

});

}

var scene;

function initScene() {

scene=new THREE.Scene();

}

var light;

function initLight() {

light=new THREE.DirectionalLight(0xFF0000, 1.0, 0);

light.position.set(100, 100, 200);

scene.add(light);

}

var cube;

function initObject() {

var geometry=new THREE.Geometry();

geometry.vertices.push( new THREE.Vector3( - 500, 0, 0 ) );

geometry.vertices.push( new THREE.Vector3( 500, 0, 0 ) );

for ( var i=0; i <=20; i ++ ) {

var line=new THREE.Line( geometry, new THREE.LineBasicMaterial( { color: 0x000000, opacity: 0.2 } ) );

line.position.z=( i * 50 ) - 500;

scene.add( line );

var line=new THREE.Line( geometry, new THREE.LineBasicMaterial( { color: 0x000000, opacity: 0.2 } ) );

line.position.x=( i * 50 ) - 500;

line.rotation.y=90 * Math.PI / 180;

scene.add( line );

}

function threeStart() {

initThree();

initCamera();

initScene();

initLight();

initObject();

renderer.clear();

renderer.render(scene, camera);

}

</script>

</head>

</body>

</html>

画网格关键之处initObject函数中，我们不浪费纸，但是浪费一些电，在下面重复一下上面的代码：

var cube;

function initObject() {

var geometry=new THREE.Geometry();

// B begin

geometry.vertices.push( new THREE.Vector3( - 500, 0, 0 ) );

geometry.vertices.push( new THREE.Vector3( 500, 0, 0 ) );

// B end

for ( var i=0; i <=20; i ++ ) {

var line=new THREE.Line( geometry, new THREE.LineBasicMaterial( { color: 0x000000, opacity: 0.2 } ) );

line.position.z=( i * 50 ) - 500;

scene.add( line );

var line=new THREE.Line( geometry, new THREE.LineBasicMaterial( { color: 0x000000, opacity: 0.2 } ) );

line.position.x=( i * 50 ) - 500;

line.rotation.y=90 * Math.PI / 180;

scene.add( line );

}

思路：我们要画一个网格的坐标，那么我们就应该找到线的点。把网格虚拟成正方形，在正方形边界上找到几个等分点，用这些点两两连接，就能够画出整个网格来。

1、定义2个点

在x轴上定义两个点p1(-500,0,0)，p2(500,0,0)。

geometry.vertices.push( new THREE.Vector3( - 500, 0, 0 ) );

geometry.vertices.push( new THREE.Vector3( 500, 0, 0 ) );

2、算法

这两个点决定了x轴上的一条线段，将这条线段复制20次，分别平行移动到z轴的不同位置，就能够形成一组平行的线段。

同理，将p1p2这条线先围绕y轴旋转90度，然后再复制20份，平行于z轴移动到不同的位置，也能形成一组平行线。

经过上面的步骤，就能够得到坐标网格了。代码如下：

for ( var i=0; i <=20; i ++ ) {

var line=new THREE.Line( geometry, new THREE.LineBasicMaterial( { color: 0x000000, opacity: 0.2 } ) );

line.position.z=( i * 50 ) - 500;

scene.add( line );

var line=new THREE.Line( geometry, new THREE.LineBasicMaterial( { color: 0x000000, opacity: 0.2 } ) );

line.position.x=( i * 50 ) - 500;

line.rotation.y=90 * Math.PI / 180; // 旋转90度

scene.add( line );

}

好了，本节课讲完了，感觉自己写了好久好久。要兼顾深度和初学者，确实有些困难。最后，希望您喜欢。

用C语言实现二维,三维绘图算法(2)-解析曲面的显示

---- 引言----

每次使用OpenGL或DirectX写三维程序的时候, 都有一种隔靴搔痒的感觉, 对于内部的三维算法的实现不甚了解. 其实想想, Win32中既然存在画线画点函数, 利用计算机图形学的知识, 我们用可以用纯C调用Win32实现三维绘图, 完全不用借助OpenGL和DirectX, 这有重复造轮子的嫌疑, 但是自己动手实现一遍, 毕竟也是有意义的.

[效果演示]

原始效果(100条浮动曲线)

加密以后的效果(200条浮动曲线)

[浮动水平线法绘图过程]

固定一个y值按步长变换给定一个x值, 从而可计算出平面截线一个点的z坐标值. 将改点投影到xoy平面上, 然后再变换到屏幕上. 如果是曲线端点要填充边界值. 接着检验此点的可见性,并用1表示上方可见, 0表示不可见, -1表示下方可见. 可见性检测就是用当前点的y值与上下浮动水平线数组中相应的元素值进行比较,y值大于上水平线数组中元素值或小于下水平线数组中元素值, 则当前点可见, 否则不可见. 往下再计算同一平面截线的另一点, 和上面点一样, 先投影到坐标平面上, 再变换到屏幕上. 先前的点叫紧前点, 当前的点为当前点. 紧前点和当前点的可见性主要有下面一些可能情形:

[编程实现要点]

曲面函数的定义

float SurfaceFun(float X, float Y)
{
    float w1, w2, w3, FV;
    w1=4*(X-2)*(X-2) + (Y-4)*(Y-4) - 1;
    w2=(X-5)*(X-5)/9 + 4*(Y-2)*(Y-2) - 1;
    w3=(X-5)*(X-5)/9 + 4*(Y-6)*(Y-6) - 1;
    
    if(w1>85) w1=85;
    if(w2>85) w2=85;
    if(w3>85) w3=85;    
    
    FV=w1*w1*exp(-w1) + w2*w2*exp(-w2) + w3*w3*exp(-w3);
    
    return(FV);
    
}

绘制曲面函数

void DrawSurface()
{
    int Xe, Ye, Ln, Pt, XPre, YPre, XCur, YCur, Xi, Yi;
    int *pi, LimY, VisCur, VisPre;
    float X, Y, Z;
    
    LimY=GetWindowHeight();
    SetLineColor(BLUE); 

    for(Ln=0; Ln<=LNo; ++Ln)
    {
        Y=Y2-Ln*IncY;
        X=X1;
        Z=SurfaceFun(X,Y);
        CalcuProject(X, Y, Z);
        XPre=0.5 + (XProj-F1)*EchX + C1;
        YPre=0.5 + (YProj-F3)*EchY + C3;
        
        FillEdge(XPre, YPre, Xd, Yd);
        
        VisPre=VisibilityTest(XPre, YPre);
        
        for(Pt=0; Pt<=PNo; ++Pt)
        {
            X=X1+Pt*IncX;
            Z=SurfaceFun(X,Y);
            CalcuProject(X, Y, Z);
            XCur=0.5 + (XProj-F1)*EchX + C1;
            YCur=0.5 + (YProj-F3)*EchY + C3;
            VisCur=VisibilityTest(XCur, YCur);
            
            if( (HMax[XCur]==0) || (HMin[XCur]==LimY) ) VisCur=VisPre;
            
            if(VisCur==VisPre)
            {
                if( (VisCur==1) || (VisCur==-1) )
                {
                    if(0<=XCur)
                        PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, Xi, LimY-60-YCur);
                    else if(0<=YCur)
                        PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, XPre, LimY-60-YCur);
                    else
                        PlotLine(Xi, LimY-60-YPre, XPre, LimY-60-YPre);
                    
                    HorizonInc(XPre, YPre, XCur, YCur);
                }
            }
            else    // VisCur!=VisPre
            {
                if(VisCur==0)
                {
                    if(VisPre==1)
                    {
                        pi=Inter(XPre, YPre, XCur, YCur, HMax);
                        Xi=*pi;
                        Yi=*(pi+1);
                    }
                    else
                    {
                        pi=Inter(XPre, YPre, XCur, YCur, HMin);
                        Xi=*pi;
                        Yi=*(pi+1);
                    }
                    
                    if(0<=Xi)
                        PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, Xi, LimY-60-Yi);
                    else if(0<=Yi)
                        PlotLine(XPre, LimY-60-Yi, XPre, LimY-60-Yi);
                    else
                        PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, XPre, LimY-60-YPre);
                    
                    HorizonInc(XPre, YPre, Xi, Yi);
                }
                else    
                {
                    if(VisCur==1)
                    {
                        if(VisPre==0)  
                        {
                            pi=Inter(XPre, YPre, XCur, YCur, HMax);
                            Xi=*pi;
                            Yi=*(pi+1);  
                            
                            if(0<=Xi)
                                PlotLine(Xi, LimY-60-Yi, XCur, LimY-60-YCur);       
                            else if(0<=Yi)
                                PlotLine(XCur, LimY-60-YCur, XCur, LimY-60-YCur);
                            else
                                PlotLine(XCur, LimY-60-YCur, XCur, LimY-60-YCur);
                            
                            HorizonInc(Xi, Yi, XCur, YCur);   
                        }
                        else   
                        {
                            pi=Inter(XPre, YPre, XCur, YCur, HMin);
                            Xi=*pi;
                            Yi=*(pi+1);  
                            
                            if(0<=Xi)
                                PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, Xi, LimY-60-Yi);       
                            else if(0<=Yi)
                                PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, XPre, LimY-60-Yi);
                            else
                                PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, XPre, LimY-60-YPre);
                            
                            HorizonInc(XPre, YPre, Xi, Yi);    
                            
                            pi=Inter(XPre, YPre, XCur, YCur, HMax);
                            Xi=*pi;
                            Yi=*(pi+1);  
                            
                            if(0<=Xi)
                                PlotLine(Xi, LimY-60-YCur, XCur, LimY-60-YCur);       
                            else if(0<=Yi)
                                PlotLine(XCur, LimY-60-Yi, XCur, LimY-60-YCur);
                            else
                                PlotLine(XCur, LimY-60-YCur, XCur, LimY-60-YCur);
                            
                            HorizonInc(Xi, Yi, XCur, YCur);
                        }
                    }
                    else    // VisCur!=0, VisCur!=1
                    {
                        if(VisPre==0)  
                        {
                            pi=Inter(XPre, YPre, XCur, YCur, HMin);
                            Xi=*pi;
                            Yi=*(pi+1);  
                            
                            if(0<=Xi)
                                PlotLine(Xi, LimY-60-YCur, XCur, LimY-60-YCur); 
                            else if(0<=Yi)
                                PlotLine(XCur, LimY-60-Yi, XCur, LimY-60-YCur);
                            else
                                PlotLine(XCur, LimY-60-YCur, XCur, LimY-60-YCur);
                            
                            HorizonInc(Xi, Yi, XCur, YCur);   
                        }
                        else    // VisCur!=0, VisCur!=1, VisPre!=0
                        {
                            pi=Inter(XPre, YPre, XCur, YCur, HMax);
                            Xi=*pi;
                            Yi=*(pi+1);  
                            
                            if(0<=Xi)
                                PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, Xi, LimY-60-Yi);      
                            else if(0<=Yi)
                                PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, XPre, LimY-60-Yi);
                            else
                                PlotLine(XPre, LimY-60-YPre, XPre, LimY-60-YPre);
                            
                            HorizonInc(XPre, YPre, Xi, Yi);    
                            
                            pi=Inter(XPre, YPre, XCur, YCur, HMin);
                            Xi=*pi;
                            Yi=*(pi+1);  
                            
                            if(0<=Xi)
                                PlotLine(Xi, LimY-60-Yi, XCur, LimY-60-YCur);      
                            else
                                PlotLine(XCur, LimY-60-YCur, XCur, LimY-60-YCur);
                            
                            HorizonInc(Xi, Yi, XCur, YCur);
                        }                        
                    }
                }
            }
            
            VisPre=VisCur;
            XPre=XCur;
            YPre=YCur;
        }
        
        FillEdge(XCur, YCur, Xg, Yg);
    }
}

原文：https://www.cnblogs.com/chinamming/p/3427442.html

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