Python 初体验 | 星夜 - 趣乐博思教育

Python 初体验 | 星夜

前言

时间过的真快呀，一转眼七天的假期就要过去了，明天我们就要去学校学习新的知识啦！

今天是 2019 年国庆节的最后一天，也是我们这个「Python 初体验」小系列的最后一天。

最后这一节课，我们将学习 Python 中一种重要的数据结构，并绘制一幅「星夜」的图画。

开始吧～

什么是数据结构？

今天的作品要用到 Python 中一个重要的数据结构...

什么叫数据结构？

昨天我们是不是学过了数据？

数据结构就是计算机存储、组织数据的方式。

怎么理解呢？

可以把数据结构想象成不同形状的容器，而里面装的东西都是我们需要使用的数据。

各种各样的容器

Python 的列表

在 Python 语言中，有很多种数据的集合类型。

今天，我们就来介绍其中最为常用的一种 —— 列表 List.

既然列表是一种数据结构，里面自然可以存放数据，那应该怎样放进去呢？

非常的简单，比如现在我们有 0 到 9 这十个数，现在需要把这十个数放到一个列表里，代码只有简单的一行：

number = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
print(number)

看到了吗？只要把这十个数放到一对中括号里，数之间用逗号分隔开，就把它们放到列表里了。

我们为这个列表取了个名字就叫 numbers，而这时里面的数字有了一个新的名称，它们称为了这个列表的元素。

第二行打印出来的结果也就是这个列表本身：

列表打印运行的结果

列表我明白了，可是它有什么用？

就像一个杯子装了咖啡，有什么用？

喝啊...

完全一样的道理，列表存放了数据之后，作用就是在我们将来要使用的时候，把需要的数据从里面取出来。

那么，在 python 语言的列表中，我们怎么把里面的数据取出来呢？

方法有很多种，今天我们只介绍最为简单的一种。

具体的做法，是按照列表里元素的存放顺序，为每个元素分配个编号，这个编号从 0 开始，0，1，2，3... 这样延续下去，一般我们把这个编号称为索引 index。

有了索引，我们就可以随意取出列表里面的任意一个元素了：

names = ['Batman', 'little D']
print(names[1])

看，我们定义了一个新的列表，存放了 Batman 和 little D 的名字，我们现在打印的是 names[1]，结果是什么呢？

别忘了，索引是从 0 开始的，所以打印的结果是 Little D ～

明白了吗，这就是 Python 列表的基本用法，是不是很简单？

在各种现代计算机语言中，都有各种各样的集合类型，而它们的作用都是一样的 —— 存放数据，因为存放数据的方式不同。

我们在编程时可以选择最合适的一种类型，精心选择的数据结构可以带来更快的运行速度或更高的存储效率。

画一颗星星

现在，我们再次回到海龟绘图。

还记得吗，国庆那天，我们画了一面红旗，给大家留下了一个问题是怎么画一颗五角星，不知同学们有没有完成？

今天，我们就要画很多的星星，但是，我们不是一笔一笔的画，而是使用另外一种更加简便的方式。

我们先来尝试画一颗五角星。

在画之前，我们先学习使用海龟绘图来写文字的方法，先看一段代码：

import turtle
turtle.write('Hello, Turtle!')

运行一下，画布上就出现了一行文字：

用海龟绘图书写文字

注意，这里的数字 20 表示文字的大小，颜色 orange 就是文字的色彩。

有了这个技能，我们就可以很快的画出一颗五角星了。

因为在各种文字和符号中，有一些符号就是一些常见的图形，而其中就有五角星：

★

这是文字符号，不是图片

所以，我们只要稍加改变，一颗五角星就“画”好了，其实并不是画的，而是写出来的。

璀璨夜空

万事具备了，我们今天要创作一幅「星夜」的作品。

我们的想法是这样的：在漆黑的夜空中，一颗一颗大小不一，颜色不同的星星布满了整个夜空...

注意到，我们要画的星星有这样几个变化的参数：

星星的颜色
星星的位置
星星的大小

这几个值都不是确定的，怎么实现呢？

是猜数字时学的随机吗？

太棒了，就是随机！

我们在「神奇的数字」那天讲到的随机数，就可以实现以上三个数字的不同变化。

有了这样的思路，我们的问题解决方案就随之而来了～

这里要用到我们刚刚学过的函数知识。

首先，我们自定义一个画星星的函数：

def draw(color, x, y, size):
    t.color(color)
    t.goto(x, y)
    t.pendown()
    t.write("★", font=("Arial", size, "normal"))
    t.penup()

注意到，这个函数有四个参数，分别是：

color 星星的颜色
x,y 星星位置的坐标
size 星星的大小

只要这几个参数确定了，这颗星星就能画好了。

然后，我们需要画很多的星星，比如说一百个，我们就使用一个循环来实现：

for i in range(100):
                    # 准备好四个随机的数字
    color = colors[random.randint(0, 10)] # random.chioce(colors)
    x = random.randint(-200, 200)
    y = random.randint(-200, 200)
    size = random.randint(1, 4)
    draw(color, x, y, size) # 调用的绘制星星的函数

在这个循环里，我们先是使用 random 模块的 randint() 函数生成了四个参数的随机数字，最后调用了刚才的 draw() 函数，就可以画出一百颗各式各样的星星啦！

一份完整的代码是这样的：

import turtle as t
import random

screen = t.Screen()
screen.bgcolor('black')
t.hideturtle()
t.penup()

colors = ['red', 'blue', 'gold', 'violet', 'pink', 'orange', 'brown', 'coral', 'purple', 'magen
 'white']


def draw(color, x, y, size):
    t.color(color)
    t.goto(x, y)
    t.pendown()
    t.write("★", font=("Arial", size, "normal"))
    t.penup()


for i in range(100):
    color = colors[random.randint(0, 10)] # random.chioce(colors)
    x = random.randint(-200, 200)
    y = random.randint(-200, 200)
    size = random.randint(1, 4)
    draw(color, x, y, size)

我们来看一下「星夜」的绘制过程：

绘制星夜

好啦，小朋友们，这个作品我们完成了，我们这个「Python 初体验」系列也随之结束了，不知你是否觉得这个假期过的很有意义？

我们这几天应该对 Python 编程有了一个初步的了解，然而这些也只不过是 Python 语言的冰山一角，更是计算机科学这汪洋大海边的一颗贝壳。

学海拾贝

更多的科学知识就像天上的繁星一样，等着聪明并勤奋的你去摘取！

加油吧，小朋友们～

关注我们的「计算机科学系列」，我们会陆续推出更多充满趣味的编程课程。

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