Turtle绘制菱形

[导读]：超平老师的Scratch蓝桥杯真题解读系列在推出之后，受到了广大老师和家长的好评，非常感谢各位的认可和厚爱。作为回馈，超平老师计划推出《Python蓝桥杯真题解析100讲》，这是解读系列的第16讲。

Turtle绘制菱形，本题是2019年12月15日举办的第11届蓝桥杯青少组Python编程选拔赛真题，题目要求使用Turtle绘制一个复合图形，中间是半径为 120 的圆，四周是边长为80的12个菱形。

先来看看题目的要求吧。

提示信息：

识别出图形中的基本形状，以基本形状为单位绘制出最终图形。绘制所示图形，中间是半径为120的圆，四周是边长为80的12个菱形。

编程实现：

使用 turtle 绘制如图中所示的图形。

1). 背景为白色，中间圆为红色轮廓线，不填充；

2). 图中菱形的长对角线延长线经过圆心（如图中虛线所示，虚线不用绘制）；

3). 菱形为黑色轮廓线、黄色填充，其中锐角为60度；

4). 绘图过程中隐藏面笔，能清楚地看到图形绘制过程。

评分标准：

下列各评分项单独计分 ，累加评判，共计25个计分点。

4 分：正确绘制出一个半径为 120 的不填充、红色圆形；

6分：正确绘制出一个边长为80、锐角为60度的黄色填充、黑色轮廓的菱形；

9分：正确绘制出 12 个相同的菱形，且其长对角线的延长线经过圆心（图中虚线不用绘制）；

6分：绘制图形如图所示，菱形方向正确、均匀分布、画笔隐藏，且能看到绘制过程。

这是一道海龟画图的题目，考查的知识点主要包括Turtle的基本使用、循环和函数等。

分析效果图，我们可以将图形分成如下两个部分：

红色圆形

12个菱形

对于圆形的绘制，比较简单，直接使用Turtle提供的circle()方法即可，趁这个机会，我们一起认识一下circle()方法吧。

3个参数作用如下：

radius：指定半径的圆；

extent：表示夹角，用来决定绘制圆的一部分，默认是360；

steps：表示内切正多边形的边数，用于绘制正多边形；

有两点需要注意：

1). radius可以设置为负值， radius为正时小海龟沿逆时针方向绘制圆弧，为负数时则朝顺时针方向；

2). 圆实际是以其内切正多边形来近似表示的，其边的数量由 steps 指定。如果未指定边数则会自动确定，此时绘制的就是圆，设置steps的值，可用来快速绘制正多边形，非常的方便。

所以，绘制红色的圆，只需要使用如下代码即可：

绘制效果如下：

效果还不错，但是有一个小问题，就是圆没有处在中心位置，小海龟也没有回到圆心位置，不利于接下来的菱形绘制。

所以，在绘制圆形之前，需要先将圆心移到（0，-120）的位置，圆形画完后再移回到（0,0）处。

菱形的绘制是本题的难点，我们需要分两步来解决：

1). 绘制1个菱形

2). 绘制12个菱形

绘制单个菱形时，需要搞清楚旋转的角度，菱形的4个角并不完全相等，而是两两相等，其中两个锐角是60度，两个钝角为120度。

因此，绘制的使用，需要先画两条边，然后重复两次，代码如下：​​​​​​​

为了方便，我们可以定义一个函数用于绘制菱形，然后调用函数来绘制12个菱形。

12个菱形刚好围成一圈，如果将1个菱形当作是一条边，就相当于是绘制一个正12边形，根据之前介绍的万能公式：

每绘制一个菱形，旋转30度即可。

这里的关键点在于绘制12个菱形时，旋转点在圆心（0，0）位置，所以我们每次都要从（0,0）开始，沿着当前方向前进120到达圆周位置，绘制一个菱形，然后再回到（0,0）位置，一定要确保回到圆形位置旋转。

思路有了，接下来，我们就进入具体的编程实现环节。

根据上面的思路分析，我们分3步来编写程序：

定义函数绘制菱形

绘制红色圆形

绘制12个菱形

1. 定义函数绘制菱形

根据前面的思路分析，我们定义函数如下：

代码不难，需要强调3点：

1). 题目要求方向正确，小海龟默认面向右方（方向为0），但是正右方的菱形对角线水平向右，所以需要先左转30度，绘制完成之后需要右转30度，恢复到初始方向；

2). color()方法有两个参数，分别表示边框颜色和填充颜色，如果只给一个参数，则表示两者颜色相同，你也可以使用pencolor()和fillcolor()单独设置；

3). 必须要在绘制之前调用begin_fill()，在绘制完成后调用end_fill()。

2. 绘制红色圆形

这一步比较简单，重点是要调整小海龟的位置，继续编写代码如下：

需要注意一点，移动时需要先抬笔，移动完成后再落笔，避免画出多余的线段。

3. 绘制12个菱形

使用循环，调用函数绘制12个菱形，代码如下：

代码不难理解，强调两点：

1). 绘制菱形之前，要将小海龟移到圆周位置，绘制完后要回到中心位置，一定要先抬笔，再移动，然后落笔；

2). 注意t.right(30)的位置，一定是在回到中心点才能右转。

运行程序，效果如下：

至此，整个程序就全部完成了，效果还不错吧。

本题的分数为25分，代码在30行左右，涉及到的知识点包括：

循环语句，主要是for...in循环；

turtle的基本使用；

函数的定义及使用；

题目难度中等，难点在于如何沿着红色的圆周绘制12个菱形。这不仅需要学生熟练掌握turtle的各种基本用法，同时还要求能够分析图形的规律，找到通用的解决方法，将问题简化，这其实就是逻辑思维能力。

在绘制多个相同图形时，一定要注意复位，也就是说绘制完一个图形之后，要确保小海龟回到初始位置，包括坐标和方向，这样才能确保后续的旋转是正确的。

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