Python для детей. Анимация с черепашьей графикой. Виктор Рабинович
Читать онлайн книгу.
ом для рисования геометрических фигур и анимаций с использованием стандартных, встроенных в библиотеку изображений таких как квадрат, круг, черепашка, стрелка (назовем эти изображения базовыми примитивами). Однако это не так. Простая и понятная для детей библиотека Turtle имеет в своем составе команды, позволяющие детям создавать отличные анимационные проекты, наподобие тем, которые создаются с помошью блочного языка программирования Scratch, широко распространенного в настоящее время для обучения детей. Мы научимся добывать из интернета нужные нам для проекта изображения, научимся вводить их в программу и контролировать движения этих изображений с помощью команд библиотеки. Для того, чтобы освоить материал книги, необходимо познакомиться с командами библиотеки Turtle а также изучить базовые функции языка Python, такие как циклы, списки, переменные и т. д. Для этого мы рекомендуем несколько отличных книжек, специально написанных для детей:
a) Джейсон Бриггс, Python для детей;
b) Программирование, самоучитель: https://www.labirint.ru/books/575392/;
c) К. Вордерман, Программирование на Python: Иллюстрированное руководство для детей;
d) Ханс Георг Шуман, Python для детей.
Простейшая анимация с одним базовым примитивом
Основными стандартными (базовыми) графическими примитивами черепашьей библиотеки, как было сказано ранее, являются следующие: квадрат, треугольник, черепашка и круг. Под простейшей анимацией будем понимать перемещение одного или нескольких из этих изображений вдоль экрана компьютера. Контролируемое перемещение изображений обеспечивается командами библиотеки а также базовыми командами языка Python(Питон).
Движение черепашки по прямой
Рассмотрим простейшую анимацию – перемещение базового примитива чрепашки вдоль горизонтали по окну экрана. Соответствующий код и три отдельных анимационных кадра представлены ниже в таблице 1.
Таблица 1
Строка, обозначенная символом *( wn.bgcolor('navy')) задает цвет окна экрана, строки кода, расположенные между цифрами 1 и 2 обеспечивают прорисовку пунктирной прямой линии, относительно которой передвигается черепаха. Обьект, обозначенный латинской буквой t, определяет обьект-черепашку, к которому применяются строчки кода, задающие ее движение (строчки кода расположены между цифрами 3 и 4). Скорость движения определяется строкой time.sleep(0.001), где время задержки каждого кадра цикла равно 0.001-й секунды. Для того, чтобы воспользоваться этой строкой, необходимо импортировать библиотеку time (смотри первую строку программы). Для замедления движения необходимо увеличить время задержки. Последнюю строку можно убрать вовсе для увеличения скорости движения черепашки. Однако скорость движения при этом заметно не уменьшается. Заметного увеличения скорости движения можно добиться, введя в код следующую строку: turtle.tracer(2). Эта строка может быть вставлена, например, перед циклом, определяющим движение черепахи (вместо строки #–3). Регулировать скорость движения в таком случае можно изменяя целое положительное число в строке turtle.tracer(число) и число в строке time.sleep(число).
Интересный анимационный эффект может быть получен добавлением в блок команд между цифрами 3 и 4 строки t.shapesize(1+m*0.01). Соответствующий измененный блок показан ниже.
Таблица 2
Строка t.shapesize(1+0.01*m) увеличивает размеры черепахи при ее движении. Последний кадр анимации с использованием приведенного кода показаны в правой части таблицы. Изменяя величину коеффициента при переменной m можно варьировать размером черепахи.
Показанная выше анимация ограничена во времени, поскольку последний кадр соответствует номеру m в цикле, равному 599. Анимацию можно сделать бесконечной во времени, например, изменив код цикла как показано в таблице 3:
Таблица 3
Левая часть таблицы соответствует движению черепахи слева направо, причем после окончания каждого цикла черепаха, прячется, возвращается в левую часть экрана, появляется и снова движется слева направо. Правая часть таблицы соответствует движению черепахи слева направо, после окончания цикла, определяющего движение черепахи слева направо, движение происходит справа налево, затем вновь слева направо и т. д.
Отражение шарика от стенок коробки
Следующим примером является анимационный проект, демонстрирующий шарик бегающий внутри квадратной коробки и отражающийся от ее стенок. Статический кадр, демонстрирующий предлагаемый сценарий, показан на ниже.
Соответствующий скрипт написанный на Python с использованием кодов черепашьей библиотеки представлен в нижней таблице 4. В качестве базового елемента черепашьей графики используем круг (строка, обозначенная цифрой #1). Программа составлена так, что шарик в виде круга непрерывно бегает внутри коробки, отражаясь от стенок по законам геометрической оптики.
Таблица 4