从Scratch到Python——python turtle
一种比pygame更加简洁的实现
现在很多学校都开设了Scratch课程,学生可以利用Scratch创作丰富的作品,然而Scratch之后的图形化编程语言学习什么内容,是一线老师和Scratch官方共同关注的问题。
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就目前来看可以选择的有C语言、Logo、Python和SmallBasic。就我个人而言是倾向于Python的。因为C语言虽然经典,但是学了很久也不能做出可视的成型的作品,极大的降低了孩子们的积极性;Logo语言仅仅是一门玩具型的编程语言;Smallbasic和Logo语言的情况类似;而Python语言已经做为编程入门语言得到了广泛的任何,相比于c语言,入门简单,而且Python可以用很少的代码完成复杂的工作,在以后的工作学习中都会用到,对于一般人来说C语言是屠龙之技,即便是在大学里的C语言通修课也是如此,而且目前部分大学的已经开始慢慢的把通识课的入门编程语言改成Python了。毕竟人生苦短我用Python呢。
但是Python作为一种文本编程语言,对于小学生来说还是有一定难度的,所以从Scratch到Python肯定需要一个过渡,我对于这个问题思考了很长时间,我觉得在学习了Scratch基础上,结合Scratch来学习Python是合适的。
学习任何一种编程语言,首先要了解诸如变量、循环、分支判断这些基本的程序结构,经过Scratch的学习,学生对于这些概念基本掌握,在学习Python的时候,用Scratch来描述程序,作为思维可视化的工具,有助于学生快速的掌握Python。
闲言少叙,下面我们就开始Python的学习,话说如果一开始就讲Python的变量肯定会被吐槽,全部是文本,黑咕隆咚的窗口,没什么意思啊,那么们就从窗口开始。
安装Python
(从官网下载Python 3.6如果是xp下载3.5,然后看下基本的Python安装和使用介绍,启动IDLE)
启动IDLE
安装python之后,开始菜单,python,IDLE,就可以启动了。
神奇的小乌龟
在正式学习Python之前我们先来体验下用Python来绘制图形,如果你看不懂也没有关系,先照着教程把代码查下来就是了,就像是联系书法开始肯定有个临摹的阶段,我们先体验,后面详细讲解为什么这么做
下面我们隆重的请我们的Python小乌龟入场。
首先在IDLE的代码编辑器输入以下代码
然后单击运行
解释
我们来解释下这段代码
from turtle import *
是从Python的库中导入turtle这个类,当导入的时候,其实小乌龟已经存在了,只是我们看不到而已。当你通过
forward(90)
命令让小乌龟前进90个单位的时候惫懒的小乌龟才出现在舞台上,forward的意思是前进,forward后面括号里的是参数,描述乌龟前进的距离,这是一个固定的写法。
是不是觉得眼熟呢,在Scratch,是不是有点像Scratch里面让小猫动起来呢?
在turtle里面,默认画笔是落下的,所以小箭头移动的时候就会画图,我们记得scratch里面有一个抬笔积木,在turtle也有,不过是
penup()
from turtle import *
# 神龟前进100单位
forward(90)
penup()
# 抬笔
forward(90)
首先我通过penup()
命令抬笔,然后利用goto(10,90)
命令让小乌龟移动到(10,90)
其实这个时候,调用前面的向前移动forward命令也不会留下痕迹的
绘制正方形
下面我们来绘制一个正方形,首先我们用scratch来实现绘制正方形这个功能,我们用最简单的顺序命令来实现
Scratch程序绘制正方形
可以看到
+首先拖动绿旗模块到舞台
+然后清空舞台
+落笔
+让小企鹅前进90步,然后右转90°,等1s钟
+重复以上步骤四次
+抬笔,准备下一次绘图
这是一个典型的绘制正方形的程序,采用了顺序结构来编制程序,便于理解。
接下来我们用python中的turtle库实现这个程序
Python版本的正方形绘制程序
from turtle import *
# 神龟前进100单位
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
看,虽然一个是图形编程,一个是文本编程,但是都成功的绘制出了正方形。下面我继续完善,我们知道在Scratch中是可以改变画笔属性的,比如画笔粗细,画笔的颜色等等,在python也是可以的,看下面的表格
- | - | - |
---|---|---|
Scratch代码块 | Python命令 | 作用 |
![]() |
pencolor() |
设定画笔颜色,用颜色选择器选择颜色 |
![]() |
pencolor() |
Scratch通过数值,python通过颜色字符串设定颜色 |
![]() |
pensize() |
设定画笔粗细 |
比如我们要画一个边框粗为4,颜色为红色的正方形
Scratch版本
Python版本的画正方形
代码如下
from turtle import *
# 神龟前进100单位
pensize(4)
pencolor("red")
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
可以看到,我们用python里面的命令完成了与scratch相同的功能,是不是相当有趣呢?
变量
前面我们画了一个边长为90的正方形,如果我们想让正方形的边长是100怎么办呢?我们先来看最原始的方法,那就是把scratch或者Python中代表边长的数字90分别改成100:
你会发现这次不是正方形啊,哦,原来是我把最后一个右转90°,也改成100,导致右转了100°,你看,这样一个个的修改不仅麻烦,而且容易出错,怎么办呢,我们用一个变量代表边长。
变量是一个容器,里面存放着代表边长的数字。
在Scratch中新建变量
经过前面多学习,大家已经掌握了在scratch中新建变量,下面我们新建一个代表边长的变量side,然后把程序中代表边长的100改成变量side
然后我们改变side值,就可以轻松的绘制不同边长的正方形了
在Python中新建变量
python是一种解释语言,无需声明就可以新建变量,新建变量只需要用下面的语法
side = 100
这样就新建了一个side变量,代表100,这里的=
等号的含义是,把右侧100的值放到变量side中,side代表100.
我们看如何用python来实现用变量来代表数值绘制正方形
from turtle import *
# 神龟前进100单位
side = 100
pensize(4)
pencolor("red")
forward(side)
right(90)
forward(side)
right(90)
forward(side)
right(90)
forward(side)
right(90)
那么,亲爱的朋友,你能够新建一个angle变量,代替角度吗?
重复循环
在日常生活中,我们经常会遇到一个枯燥而重复的事情,为了从这些劳动摆脱出来,人们发明机器以及机器人,代替人类完成这些枯燥重复的事情。与人类不同的是,计算机特别擅长做简单重复的事情,效率和准确率比我们人类要高很多。通过合理的使用重复循环,我们可以大大提高程序的效率。
from turtle import *
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
forward(90)
right(90)
仔细观察以上代表,是不是,是不是感觉有很多地方是重复的呢?一般在计算机中超过三次重复就可以考虑使用循环来简化代码
在scratch中,控制积木分类中有重复积木:
下面我们利用scratch中的循环来简化代码
仔细观察以上代码,想一想在重复4次内部应该放入那些积木块呢?这样代码是不是简单了很多?
Python循环
python中的循环,需要用到for...each...
语句,在这里会涉及到python一个非常有意思的地方,缩进语法
from turtle import *
for each in range(4):
forward(90)
right(90)
执行以上代码,会发现,出现了一个正方形,需要注意的是,forward(90)
以及right(90)
语句比for缩进了4个空格,这也是python的特点之一,缩进语法,这是for的固定写法,大家要知道,而且一定不要漏掉冒号哦。
更多类似
有人说,不是python turtle小乌龟吗,为什么只有箭头呢?scratch舞台上有各种各样的角色,python turtle只有个箭头是不是太寒酸了呢?turtle也可以多种多样哦!
需要改变箭头的形状要用到shape()
命令,下面我们来试一下
from turtle import *
shape('turtle')
for each in range(4):
forward(90)
right(90)
有没有觉得小乌龟太小了?我们来改变小乌龟的大小
from turtle import *
shape('turtle')
shapesize(5,5,5)
for each in range(4):
forward(90)
right(90)
运行以上代码,是不是发现小乌龟变大了呢?
当然python turtle中小乌龟的形象不仅可以是小乌龟,箭头,还是是圆和正方形。
小结:python urtle某种程度上跟logo小乌龟是比较类似的,肯定有人会疑问为什么不直接学习logo呢?因为logo基本上已经被淘汰了,我们最主要的目的还是学习python,python turtle以及结合scratch只是防止单纯的学习python过于枯燥的弱点,当然真正的掌握了python以后就不会有这样的感觉,基本上scratch大部分功能都可以用python turtle来实现,这样就可以顺利的帮助小孩子从scratch过渡到python。
先来看最经典的例子
在scratch教程中,一般开始都是先做一个小猫来回跑动的例子,来吸引小盆友,python turtle做这样的例子其实很简单的,我们先来看用scratch怎么做:
下面我们用python来实现,现在看不懂不要紧,看完后面的就能看懂了。
from turtle import *
shapesize(4,4,4)
penup()
x = 0
v = 5
while 1:
goto(x, 0)
x += v
if x < -200:
v = -v # 当箭头到了左侧边界,让x增加
if x > 200:
v = -v # 党建头到了右侧边界,让x减少
以上代码实现了箭头来回走动,其实原理很简单的v = 5
跟
的作用类似,是用来设定角色移动的速度,而与
对应的则是以下代码:
if x < -200:
v = -v
if x > 200:
v = -v
我来解释下这段程序,首先导入必要的库,然后利用shapesize()
命令设置箭头的大小,然后while
循环的作用于scratch的重复类似,不停的执行以下代码,首先让箭头移动到(0, 0)坐标,然后把x坐标增加步数v,然后判断改变后的x坐标是否大于200,大于200则意味着箭头超过了右侧的边界,那么x就应该向相反方向移动,这也就是scratch中的
含义,本来向右移动是让x坐标不断的增加步数v,如果要向左移动,就要减去步数,所以当箭头的横坐标大于x的时候就让x减去步数;同样的当x的坐标比-200小时,意味着箭头到了左侧边界,那么不再让x坐标减去步数v,而是让x坐标增加。
关于事件
在scratch中事件是很常用的功能,比如当鼠标被单击的时候,角色说话:
其实小乌龟也是可以的,不过呢这里要用到函数的功能,不知道各位看官在Scratch里有没有学习函数的功能呢,这里要介绍python里面函数的语法
def function_name():
pass
可以看到,首先要有def关键字,然后空一格,然后是函数名,括号以及冒号,冒号是必不可少的内容!
from turtle import *
shape('turtle')
def sayhello(x, y):
write('2007-2017高考十年')
onclick(sayhello)
运行上述代码,会发现当你单击小乌龟的时候,小乌龟会说出我们指定的话语,'2007-2017高考十年',有没有很唏嘘。
这里需要注意但是函数sayhello有两个参数x,y分别代表小乌龟当前的横纵坐标。同时onclick函数的参数,是一个函数名,这里面涉及到了回调,当然我们知道怎么一回事就可以了,当你希望被单击的时候执行那个函数对应的功能呢,你就在onclick的参数里面写上这个函数就可以了。
关于动作积木块的类比
- | - | - |
---|---|---|
Scratch代码块 | Python命令 | 作用 |
![]() |
setx() |
设定x坐标 |
![]() |
sety() |
设定y坐标 |
![]() |
xcor();ycor() |
获取xy坐标 |