Python程式設計：海龜繪圖¶

海龜繪圖模組 (turtle) 是 Python 內建的，不需要額外安裝，可以直接使用 import turtle 來匯入。 :::danger 伽碩的學生，若電腦版IDE無法執行的話，就用線上網頁的方式完成 https://www.w3cschool.cn/tools/index?name=pythonturtle :::

海龜繪圖的核心是

位置與坐標：以 (0, 0) 為中心，向右為 x 軸正向，向上為 y 軸正向。
畫筆屬性：可以設定畫筆的顏色、粗細、填充顏色等。
方向與狀態：海龜有方向性，可以前進、後退、轉彎，畫筆可以放下或抬起

建立畫布與海龜¶

t = turtle.Pen() 可以建立一個海龜，並自動生成一個畫布。

指令	說明
left(angle)	向左轉動指定角度
right(angle)	向右轉動指定角度
forward(number)	向前移動指定距離
backward(number)	向後移動指定距離
penup()	抬起畫筆，移動時不繪圖
pendown()	放下畫筆，開始繪圖
goto(x, y)	移動到指定座標 (x, y)
speed(n)	設定海龜速度，0 為最快

範例：畫正方形¶

```python= import turtle

import time¶

t = turtle.Turtle() t.forward(100)

time.sleep(2)¶

t.left(90) t.forward(100)

time.sleep(2)¶

t.left(90) t.forward(100)

time.sleep(2)¶

t.left(90) t.forward(100) t.left(90) turtle.done() # 結束後停住

![image](https://hackmd.io/_uploads/By3H2e6pgl.png)

![image](https://hackmd.io/_uploads/S1JO2gapee.png)

### 補充：內角和與外角和

![image](https://hackmd.io/_uploads/r1VUy-apgx.png)

### 範例：畫五邊形

```python=
import turtle

t = turtle.Turtle()
sides = 5
for x in range(sides):
    t.forward(100)
    t.right(360/sides)
turtle.done()  # 保持視窗開啟

練習¶

Problom. 請用海龜畫一個三角形¶

Tips. 三角形有 3 個邊，所以我們的迴圈要讓海龜重複做 3 次動作。畫三角形時，海龜每次往前走完，請讓牠「向左轉 120 度」（使用 t.left(120)）。

Problom. 繪製一個長方形¶

請建立一個海龜畫筆 t，繪製一個長方形。設定寬度變數 width 為 150，高度變數 height 為 80。海龜需要前進 width 步，轉彎 90 度，再前進 height 步，重複兩次完成。

Problom. 繪製虛線段¶

請繪製一段由 5 個小線段組成的虛線。設定變數 step_length 為 20。海龜先放下畫筆前進 step_length，再抬起畫筆（penup）前進 10 步，重複 5 次。

(補充)填滿顏色¶

指令	解釋
begin_fill()	開始記錄繪製路徑以準備填色
end_fill()	填滿路徑內的區域
fillcolor(color_string)	設定填滿的顏色，例如 "red" 或 "green"
fillcolor(r, g, b)	使用 RGB 值設定填滿顏色

範例：繪製一個填滿顏色的五角形星星¶

```python= import turtle t = turtle.Pen() t.color('blue', 'yellow') # 設定畫筆和填色顏色 t.begin_fill() # 開始記錄繪製路徑以準備填色 for i in range(5): t.forward(100) t.right(144) # 720/5 (720是因為海龜在畫五角星時，需要繞著圖形的中心旋轉兩圈才能完成圖形。) t.end_fill() # 填滿路徑內的區域 turtle.done()

## 繪製圓弧形

| 指令                        | 解釋                                   |
| --------------------------- | -------------------------------------- |
| circle(radius, extend=None) | radius 為半徑，extend 為繪製圓弧的角度 |

### 範例：畫四個圓

![image](https://hackmd.io/_uploads/SyHGxf66ll.png)

```python=
import turtle

t = turtle.Pen()
t.color('blue')

t.circle(50)
t.circle(-50)
t.forward(100)
t.circle(50)
t.circle(-50)
turtle.done()

Problom. 繪製同心圓¶

請繪製 3 個同心圓。設定一個列表 radii 包含 [30, 60, 90]。海龜每次畫完一個圓後，需要移動位置以確保下一個圓的中心點一致，或者單純在原點畫出不同大小的圓。

Problom. 繪製十字架形狀¶

請利用海龜畫出一個「+」字形。設定每一條分支的長度 length 為 50。海龜從中心出發，前進後再後退回原點，轉 90 度後重複，共執行 4 次。

(補充)螢幕與海龜控制¶

指令	解釋
screen.title(string)	設定視窗標題
screen.bgcolor(color_string)	設定背景顏色
screen.setup(width, height)	設定視窗寬度和高度
t.hideturtle()	隱藏海龜
t.showturtle()	顯示海龜

範例：繪製一個藍色天空下的五角形星星¶

```python= import turtle t = turtle.Pen() turtle.Screen().bgcolor('blue') # 設定背景顏色為藍色 t.color('yellow') t.begin_fill() for i in range(5): t.forward(100) t.right(144) t.end_fill() turtle.done()

## 停止追蹤

```python=
turtle.tracer(0,0) # 可以停止動畫，一次顯現出來

範例：多邊形螺旋¶

利用turtle.tracer一次畫好

```python= import turtle

turtle.tracer(0,0)

t = turtle.Pen()

colorsList = ['red', 'green', 'blue'] for line in range(400): t.color(colorsList[line % 3]) t.forward(line) # 三角形是120度，這邊故意少一度，讓他可以重疊去畫出來 t.right(119)

turtle.done()

## 實作

- 星星：https://drive.google.com/file/d/1rGhv3OCfZ8we6uYBCLuIJrN04Aml7-9V/view?usp=sharing
- 蛇蛇追月亮：https://drive.google.com/file/d/19_MTdfuoRXafnnCSCtGWbDryhmTRMnux/view?usp=sharing
- 環狀樹枝：https://drive.google.com/file/d/1ido1cMyqHEfTQ27pWkOwsQR9L1Yv2G9T/view?usp=sharing
- 謝爾賓斯基三角形：https://drive.google.com/file/d/1Iq7vZThvVnanHdjmm-TjdevN84dh_Fxl/view?usp=sharing
- 科赫雪花：https://drive.google.com/file/d/1wSrRpcTM-RUusAQozJ3OUlVNR0dyJ3KQ/view?usp=sharing
- 小樹吃點點：https://drive.google.com/file/d/1_F1I3CHEuXZXvcP-I0Zr8yHiv5FatM0o/view?usp=sharing

## (補充)Reeborg's world：練習控制機器人走動

- https://reurl.cc/DOkEOO
  ![image](https://hackmd.io/_uploads/rkQt3HbS-l.png =60%x)

### Home 1/Home 2

```python=
move()
move()

Home 3¶

```python= move() move()

turn_left() move()

 ``` def     for

href="#__codelineno-10-1">### Home 4 python= turn_right(): turn_left() turn_left() turn_left() _ in range(4): # 我們將重複以上所有步驟共4次。 move() move() move() turn_left() move() move() move() if at_goal(): done() else: turn_right() move() turn_right()

Around 1/Around 1 - Variable¶

```python=

這會將一個標記放置在機器人目前所在的位置，該標記稍後會使用。¶

put()

這樣就迫使機器人向前移動一格，以免干擾下面的程式碼。¶

move() while True: # 我們在這裡開始一個無限迴圈。 if object_here(): done() elif front_is_clear(): move() else: turn_left()

### Around 1 - Apple

```python=
move()
while True: # 我們在這裡開始一個無限迴圈。
    if object_here(): take()
    elif at_goal(): done()
    elif front_is_clear(): move()
    else: turn_left()

Around 2¶

```python= put() move() while True: if object_here(): done() elif right_is_clear(): turn_left() turn_left() turn_left() move() elif wall_in_front(): turn_left() else: move()

### Around 3

```python=
put()
turn_left() # 這裡我們強制機器人先向左轉，然後再向前移動。
move()
while True:
    if object_here(): done()
    elif right_is_clear():
        turn_left()
        turn_left()
        turn_left()
        move()
    elif wall_in_front(): turn_left()
    else: move()

Around 4¶

```python= put() turn_left() # 我們在這裡再加一個左轉。 turn_left() move() while True: if object_here(): done() elif right_is_clear(): turn_left() turn_left() turn_left() move() elif wall_in_front(): turn_left() else: move()

### Center 1

```python=
step = 0

while front_is_clear():
    step+=1
    move()
turn_left()
turn_left()
for i in range(step//2):
    move()
put()

Center 2¶

```python= step = 0

while front_is_clear(): step+=1 move() turn_left() turn_left() for i in range(step//2): move()

turn_left()

while front_is_clear(): step+=1 move() turn_left() turn_left() for i in range(step//2): move()

put()

### Harvest 1/ Harvest 2

```python=
# 定義右轉，讓程式碼更好讀
def turn_right():
    for _ in range(3):
        turn_left()

# 定義「撿起這格所有東西並往前走」
def pick_and_move():
    while object_here():
        take()
    if front_is_clear():
        move()

# 定義「收割完一整行」
def harvest_row():
    while front_is_clear():
        pick_and_move()
    # 處理最後一格（因為 front_is_clear 停止時，機器人還站在最後一格）
    while object_here():
        take()

# 主程式邏輯
for _ in range(4): # 根據地圖範圍重複次數
    harvest_row()
    turn_left()
    move()
    turn_left()

    harvest_row()
    turn_right()
    if front_is_clear(): # 避免最後一行撞牆
        move()
        turn_right()

Harvest 3¶

```python=

定義右轉，讓路徑轉向更直覺¶

def turn_right(): for _ in range(3): turn_left()

定義「修正單一格子」：清空並補上一顆¶

def fix_spot(): while object_here(): take() put()

定義「處理一整行」：每行 6 格，移動 5 次¶

def fix_one_row(): for _ in range(5): fix_spot() move() fix_spot()

1. 前往花園起點 (3, 3)¶

機器人從 (1, 1) 出發，面向東方¶

for _ in range(2): move() turn_left() for _ in range(2): move() turn_right()

2. 以「之字形」方式處理 6 行花園¶

總共 6 行，我們每兩行為一組處理（一去一回）¶

for i in range(3): # 向東處理一行 fix_one_row() turn_left() move() turn_left()

# 向西處理下一行
fix_one_row()

# 判斷是否還有下一組要處理，避免在最後一行撞牆
if i < 2:
    turn_right()
    move()
    turn_right()

```

Hurdle 1/Hurdle 2/Hurdle 3/Hurdle 4¶

python= while not at_goal(): # while 迴圈將無限期地持續下去，直到達到目標為止。 if right_is_clear(): # 這裡偵測是否需要右轉，如果需要，則右轉。 for _ in range(3): turn_left() move() elif wall_in_front(): # 這裡檢測是否需要左轉，如果需要，則左轉。 turn_left() else: # 如果不需要轉彎，這裡會讓機器人往前走。 move()