教你如何用python画出4种风格不一的树

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前言:

在编程世界中，美丽的图形和艺术创作并非遥不可及。Python，这个强大而灵活的编程语言，不仅仅局限于数据分析和算法实现，它还能成为你探索创造力的画布。本文将带你进入一个富有趣味性和创意的领域，通过Python编程语言，我们将学习如何绘制出四种截然不同风格的树，从而让编程和艺术的边界变得更加模糊。

无需拥有艺术家的天赋，只需一颗对编码的热爱心，你将发现绘制树木并不是一件复杂的任务。让我们一同探索，如何用Python在画布上勾勒出令人惊艳的树木形态，将编程与艺术完美融合。

教你如何用python画出4种风格不一的树

01 小园新种红樱树，闲绕花行便当游

# coding=gbk
import turtle as T
import random
import time

# 画樱花的躯干(60,t)
def Tree(branch, t):
    time.sleep(0.0005)
    if branch > 3:
        if 8 <= branch <= 12:
            if random.randint(0, 2) == 0:
                t.color('snow')  # 白
            else:
                t.color('lightcoral')  # 淡珊瑚色
            t.pensize(branch / 3)
        elif branch < 8:
            if random.randint(0, 1) == 0:
                t.color('snow')
            else:
                t.color('lightcoral')  # 淡珊瑚色
            t.pensize(branch / 2)
        else:
            t.color('sienna')  # 赭(zhě)色
            t.pensize(branch / 10)  # 6
        t.forward(branch)
        a = 1.5 * random.random()
        t.right(20 * a)
        b = 1.5 * random.random()
        Tree(branch - 10 * b, t)
        t.left(40 * a)
        Tree(branch - 10 * b, t)
        t.right(20 * a)
        t.up()
        t.backward(branch)
        t.down()

# 掉落的花瓣
def Petal(m, t):
    for i in range(m):
        a = 200 - 400 * random.random()
        b = 10 - 20 * random.random()
        t.up()
        t.forward(b)
        t.left(90)
        t.forward(a)
        t.down()
        t.color('lightcoral')  # 淡珊瑚色
        t.circle(1)
        t.up()
        t.backward(a)
        t.right(90)
        t.backward(b)

# 绘图区域
t = T.Turtle()
# 画布大小
w = T.Screen()
# 隐藏画笔
t.hideturtle()  
t.getscreen().tracer(5, 0)
# wheat小麦
w.screensize(bg='white')  
t.left(90)
t.up()
t.backward(150)
t.down()
t.color('sienna')
# 画樱花的躯干
Tree(60, t)
# 掉落的花瓣
Petal(200, t)
w.exitonclick()
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02 江南有丹橘，经冬犹绿林

# coding=gbk
from turtle import *
from random import *
from math import *


class Tree:

    def __init__(self):
        setup(1000, 500)
        bgcolor(1, 1, 1)  # 背景色
        # ht()  # 隐藏turtle
        speed(10)  # 速度 1-10渐进，0 最快
        # tracer(1, 100)    # 设置绘图屏幕刷新频率，参数1设置在正常刷新频次的第参数1次刷新，参数2设置每次刷新的时延
        tracer(0, 0)
        pu()  # 抬笔
        backward(100)
        # 保证笔触箭头方向始终不向下，此处使其左转90度，而不是右转
        left(90)  # 左转90度
        backward(300)  # 后退300

    def tree(self, n, l):
        pd()  # 下笔
        # 阴影效果
        t = cos(radians(heading() + 45)) / 8 + 0.25
        pencolor(t, t, t)
        pensize(n / 1.2)
        forward(l)  # 画树枝

        if n > 0:
            b = random() * 15 + 10  # 右分支偏转角度
            c = random() * 15 + 10  # 左分支偏转角度
            d = l * (random() * 0.25 + 0.7)  # 下一个分支的长度
            # 右转一定角度,画右分支
            right(b)
            self.tree(n - 1, d)
            # 左转一定角度，画左分支
            left(b + c)
            self.tree(n - 1, d)
            # 转回来
            right(c)
        else:
            # 画叶子
            right(90)
            n = cos(radians(heading() - 45)) / 4 + 0.5
            pencolor(n, n * 0.8, n * 0.8)
            fillcolor(n, n * 0.8, n * 0.8)
            begin_fill()
            circle(3)
            left(90)
            end_fill()

            # 添加0.3倍的飘落叶子
            if random() > 0.7:
                pu()
                # 飘落
                t = heading()
                an = -40 + random() * 40
                setheading(an)
                dis = int(800 * random() * 0.5 + 400 * random() * 0.3 + 200 * random() * 0.2)
                forward(dis)
                setheading(t)
                # 画叶子
                pd()
                right(90)
                n = cos(radians(heading() - 45)) / 4 + 0.5
                pencolor(n * 0.5 + 0.5, 0.4 + n * 0.4, 0.4 + n * 0.4)
                fillcolor(n, n * 0.8, n * 0.8)
                begin_fill()
                circle(2)
                left(90)
                end_fill()
                pu()
                # 返回
                t = heading()
                setheading(an)
                backward(dis)
                setheading(t)
            # pass
        pu()
        backward(l)  # 退回

def main():
    tree = Tree()
    tree.tree(12, 100)  # 递归7层
    done()


if __name__ == '__main__':
    main()
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03 落红不是无情物,化作春泥更护花

# coding=gbk
from turtle import *
from random import *

# 画树方法
def drawTree(n, l):
    pendown()
    pencolor('#5d3c3c')
    pensize( n / 1.5)
    forward(l)
    if n > 0:
        dr = randint(30, 40)
        dl =  randint(30, 40)
        move = l * (random() * 0.4 + 0.5)
        right(dr)
        drawTree(n - 1, move)
        left(dr + dl)
        drawTree(n - 1, move)
        right(dl)
    else:
        drawPetal(3)
    penup()
    backward(l)

# 花瓣位置生成
def petalPlace(m, x, y):
    penup()
    goto(x, y)
    pendown()
    setheading(0)
    tracer(False)
    for i in range(m):
        if i == 0:
            drawPetal(5)
        else:
            penup()
            goto(x, y)
            a = randint(20, 400)
            b = randint(-50, 50)
            forward(a)
            left(90)
            forward(b)
            right(90)
            pendown()
            drawPetal(5)

# 花朵绘画方法
def drawPetal(n):
    colormode(255)
    r = randint(200, 255)
    g = randint(8, 158)
    b = randint(8, 158)
    begin_fill()
    fillcolor(r, g, b)
    pencolor(r, g, b)
    circle(n)
    end_fill()

# 启动方法
def run():
    setup(1.0, 1.0)
    penup()
    goto(-50, -150)
    left(90)
    pendown()
    hideturtle()
    tracer(False)
    drawTree(13, 150)
    petalPlace(160, -100, -150)

run()
done()
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04 川原秋色静，芦苇晚风鸣

import turtle
import random

stack = []

def createWord(max_it, word, proc_rules, x, y, turn):
    turtle.up()
    turtle.home()
    turtle.goto(x, y)
    turtle.right(turn)
    turtle.down()
    t = 0
    while t < max_it:
        word = rewrite(word, proc_rules)
        drawit(word, 5, 20)
        t = t+1

def rewrite(word, proc_rules):
    wordList = list(word)
    for i in range(len(wordList)):
        curChar = wordList[i]
        if curChar in proc_rules:
            wordList[i] = proc_rules[curChar]
    return "".join(wordList)

def drawit(newWord, d, angle):
    newWordLs = list(newWord)
    for i in range(len(newWordLs)):
        cur_Char = newWordLs[i]
        if cur_Char == 'F':
            turtle.forward(d)
        elif cur_Char == '+':
            turtle.right(angle)
        elif cur_Char == '-':
            turtle.left(angle)
        elif cur_Char == '[':
            state_push()
        elif cur_Char == ']':
            state_pop()

def state_push():
    global stack
    stack.append((turtle.position(), turtle.heading()))

def state_pop():
    global stack
    position, heading = stack.pop()
    turtle.up()
    turtle.goto(position)
    turtle.setheading(heading)
    turtle.down()

def randomStart():
    x = random.randint(-300, 300)
    y = random.randint(-320, -280)
    heading = random.randint(-100, -80)
    return ((x, y), heading)

def main():
    rule_sets = []
    rule_sets.append(((3, 5), 'F', {'F':'F[+F][-F]F'}))
    rule_sets.append(((4, 6), 'B', {'B':'F[-B][+ B]', 'F':'FF'}))
    rule_sets.append(((2, 4), 'F', {'F':'FF+[+F-F-F]-[-F+F+F]'}))
    tree_count = 50
    turtle.tracer(10, 0)
    for x in range(tree_count):
        rand_i = random.randint(0, len(rule_sets) - 1)
        selected_ruleset = rule_sets[rand_i]
        i_range, word, rule = selected_ruleset
        low, high = i_range
        i = random.randint(low, high)
        start_position, start_heading = randomStart()
        start_x, start_y = start_position
        createWord(i, word, rule, start_x, start_y, start_heading)

if __name__ == '__main__': main()
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基本绘图知识:

在Python中进行绘图通常需要使用绘图库。以下是一些常用的Python绘图库，它们为我们提供了强大的绘图功能：

Matplotlib:

Matplotlib 是一个广泛使用的绘图库，用于生成各种静态、动态、交互式的图表。它支持线图、散点图、直方图、饼图等多种图形类型，适用于数据可视化和科学绘图。

import matplotlib.pyplot as plt

# 示例：绘制简单的折线图
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]

plt.plot(x, y)
plt.xlabel('X轴标签')
plt.ylabel('Y轴标签')
plt.title('简单折线图')
plt.show()

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Turtle:

Turtle 是一个适用于教育和初学者的图形库，通过控制一个小海龟图标的移动，可以绘制出各种形状和图案。它提供了一个简单而直观的界面，适合初学者入门。

from turtle import Turtle, Screen

# 示例：绘制一个简单的正方形
screen = Screen()
turtle = Turtle()

for _ in range(4):
    turtle.forward(100)
    turtle.right(90)

screen.exitonclick()

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Pygame:

Pygame 是专门用于游戏开发的库，但它也提供了强大的绘图功能。通过 Pygame，你可以创建窗口、加载图像，并在屏幕上进行绘制。

import pygame

# 示例：绘制一个红色矩形
pygame.init()

screen = pygame.display.set_mode((400, 300))
pygame.draw.rect(screen, (255, 0, 0), (50, 50, 100, 100))

pygame.display.flip()
pygame.time.delay(2000)
pygame.quit()

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这些库都有详细的文档和丰富的示例代码，可以帮助你更深入地了解和应用它们。选择适合你目的的绘图库，并根据需求掌握相关基本绘图知识，将有助于你在Python中进行各种图形的绘制。

拓展应用:

在学会如何用Python画出不同风格的树之后，你可以进一步将所学的绘图技巧应用于其他图形，增添更多创意和趣味。以下是一些拓展应用的示例：

花朵的绘制:

借助相似的绘图技巧，你可以尝试绘制出各种花朵的形状。利用循环和基本的图形元素，创造出美丽的花瓣和花蕊。

import turtle

def draw_flower():
    screen = turtle.Screen()
    screen.bgcolor("white")

    flower = turtle.Turtle()
    flower.shape("turtle")
    flower.color("red")

    for _ in range(36):
        flower.forward(100)
        flower.right(45)
        flower.forward(100)
        flower.right(45)
        flower.forward(100)
        flower.right(45)
        flower.forward(100)
        flower.right(45)
        flower.forward(100)
        flower.right(10)

    screen.exitonclick()

draw_flower()

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云彩的模拟:

通过使用不同的曲线和形状，你可以模拟出多种云彩的外观。这是一个有趣的练习，可以在天空的背景中添加逼真的云朵效果。

import turtle

def draw_cloud():
    screen = turtle.Screen()
    screen.bgcolor("skyblue")

    cloud = turtle.Turtle()
    cloud.shape("circle")
    cloud.color("white")

    for _ in range(5):
        cloud.forward(50)
        cloud.left(45)

    screen.exitonclick()

draw_cloud()

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风景画的创建:

将所学的绘图技巧整合，创造出整个风景画。这可能包括绘制树木、湖泊、山脉等元素，将多种图形结合起来，形成一个完整的自然场景。

import turtle

def draw_landscape():
    screen = turtle.Screen()
    screen.bgcolor("lightblue")

    landscape = turtle.Turtle()
    landscape.color("green")

    landscape.penup()
    landscape.goto(-200, -100)
    landscape.pendown()
    landscape.begin_fill()

    for _ in range(2):
        landscape.forward(400)
        landscape.right(90)
        landscape.forward(200)
        landscape.right(90)

    landscape.end_fill()

    screen.exitonclick()

draw_landscape()

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动画效果的实现:

利用循环和逐帧绘制的技巧，你可以尝试创造简单的动画效果。例如，让树木在风中摇摆，或者实现一个太阳升起的动画场景。

import turtle

def animate_tree():
    screen = turtle.Screen()
    screen.bgcolor("white")

    tree = turtle.Turtle()
    tree.shape("turtle")
    tree.color("green")

    for _ in range(36):
        tree.forward(100)
        tree.right(45)
        tree.forward(100)
        tree.right(45)
        tree.forward(100)
        tree.right(45)
        tree.forward(100)
        tree.right(45)
        tree.forward(100)
        tree.right(10)
        tree.clear()

    screen.exitonclick()

animate_tree()

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自定义图案的设计:

运用你学到的基本绘图知识，设计和绘制出个性化的图案。这可以是几何图形的组合，也可以是抽象的艺术作品。尝试将代码变成一种创作工具，发挥你的创意。

import turtle

def draw_custom_pattern():
    screen = turtle.Screen()
    screen.bgcolor("white")

    pattern = turtle.Turtle()
    pattern.speed(2)

    for _ in range(36):
        pattern.forward(100)
        pattern.right(170)

    screen.exitonclick()

draw_custom_pattern()

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这些代码示例只是简单的起点，你可以根据需求和创意对代码进行修改和扩展，创造出更加独特和复杂的图形效果。

结尾:

在这篇博客中，我们共同踏上了一场通过Python编程语言描绘树木之旅。从最简单的形态到复杂的细节，我们学到了如何运用Python的绘图库，呈现出四种独特风格的树木。这不仅仅是一次技术实践，更是对创造力的一次释放。

无论你是编程新手还是有经验的开发者，本文希望能激发你对编程艺术的兴趣，让你在代码的世界里找到更多的乐趣。绘制树木只是创意编程的冰山一角，让我们一同探索更多的可能性，用代码创造出属于自己的艺术品。愿你在编程的旅途中，不仅发现技术的奥秘，更发现其中蕴含的美丽。