5.4.2 案例：图形库 graphics · 程序设计思想与方法

### 5.4.2 案例：图形库 graphics 如前所述，Tkinter 是 Python 语言的标准库，可以利用 Tkinter 中的画布构件来绘制图形。虽然利用 Tkinter 来进行图形编程已经比较简单、方便，但对初学者来说可能还是有点小麻烦。例如，画布甚至都没有提供画“点”的方法，初学者希望画点时往往不知怎么办。又如，圆形一般都是通过圆心和半径来定义的，但在画布上画圆形时必须利用界限框（外接正方形）来定义。另外，对图形的各种操作（如移动图形、修改图形的选项值等）都是通过调用画布的方法来执行的，而根据面向对象的思想，更容易理解的做法应该是直接针对图形对象发出操作请求。由于上述理由，有人①在 Tkinter 之上写了一个更容易使用的图形库——graphics。这个图形库是为教学目的而开发的，它将 Tkinter 的绘图功能以面向对象的方式重新包装了一下，使得初学者更容易学习和应用。使用 graphics 提供的功能实际上就是使用 Tkinter 的功能，但使用者并不知道这一点，也不需要知道这一点，这就是层次体系结构带来的效果。图 5.23 显示了 graphics 与 Tkinter 之间的关系，其中提到的 graphics 定义的各种图形类将在稍后介绍。 > ① Python Programming: An Introduction to Computer Science 的作者 John Zelle。 ![](https://box.kancloud.cn/2016-02-22_56cafce1ed3a6.png) 图 5.23 在 Tkinter 之上开发的 graphics graphics 模块和说明文档可以从下列网站下载： [http://mcsp.wartburg.edu/zelle/python](http://mcsp.wartburg.edu/zelle/python) 下载后将 graphics.py 模块与你的图形程序放在一个目录中，或者放在 Python 安装目录中即可。下面我们简要介绍如何使用 graphics 模块。首先，需要导入 graphics 模块： ``` >>> from graphics import * ``` 其次，创建一个绘图窗口： ``` >>> win = GraphWin("My Graphics Window",300,200) ``` 这条语句的含义是在屏幕上创建一个窗口对象，窗口标题为"My Graphics Window"，宽度为 300 像素，高度为 200 像素。三个参数都可以省略，缺省宽度和高度都是 200 像素。窗口的坐标系仍然是我们熟悉的，即以窗口左上角为原点，x 轴向右，y 轴向下。通过 Graphwin 类创建绘图窗口的界面实际上是对底层 Tkinter 中创建画布对象界面的重新包装，也就是说，当程序员利用 graphics 模块创建绘图窗口时，系统会把这个请求向下转达给 Tkinter 模块，而 Tkinter 模块就创建一个画布对象并返回给上层的 graphics 模块。这样做不是没事找事多此一举，而是为了改善图形编程界面的易用性、易理解性。接下去就可以在作图窗口中绘制图形了，稍后将介绍各种图形对象的创建方法。程序结束后应该关闭图形窗口，为此只需向窗口对象发如下消息即可： ``` >>> win.close() ``` 下面介绍 graphics 模块支持的各种图形对象的用法。演示代码中总是假定已经导入了 graphics 模块并创建了绘图窗口 win。点 graphics 模块提供了类型 Point 用于在窗口中画点。创建点对象的语句模式为： ``` >>> p = Point(<x 坐标>,<y 坐标>) ``` 下面通过一个交互过程来在窗口中创建 Point 对象，并演示 Point 对象的方法的使用。 ``` >>> p = Point(100,80) >>> p.draw(win) >>> print p.getX(),p.getY() 100 80 >>> p.move(20,30) >>> print p.getX(),p.getY() 120 110 ``` 第一条语句创建了一个 Point 对象，该点的坐标为(100,80)，变量 p 被赋值为该对象。这时在窗口中并没有显示这个点，因为还需要让这个点在窗口中画出来，为此只需向对象 p 发送消息 draw()，这就是第二条语句的目的，其意为“请求对象 p 执行 draw(win)方法，即在窗口 win 中将自己画出来”。第三条语句演示了 Point 对象的另两个方法 getX()和 getY()的使用，分别是获得点的 x 坐标和 y 坐标。第四条语句的含义是请求 Point 对象 p 改变位置，向 x 方向移动 20 像素，向 y 方向移动 30 像素。此外，Point 对象还提供以下方法： + p.setFill()：设置点 p 的颜色。 + p.setOutline：设置轮廓线的颜色。对 Point 来说，与 setFill 没有区别。 + p.undraw()：隐藏对象 p，即在窗口中变成不可见的。注意，隐藏并非删除，对象 p 仍然存在，随时可以重新执行 draw()。 + p.clone()：复制。复制一个与 p 一模一样的对象。读者一定会觉得通过 Point 类来画点非常容易，但也会奇怪：graphics 是建立在 Tkinter 之上的一层软件，graphics 的所有功能都是依赖于 Tkinter 的功能实现的，但是 Tkinter 中并未提供画点功能啊。对这个疑问的解答很简单：Point 对象其实是 Tkinter 中的一个很小的矩形（参见图 5.23）！这是通过层次化改善图形编程界面的一个典型例子——当我们要画点时，就直接创建 Point 对象，而不是像在 Tkinter 中那样很别扭地创建一个矩形。接下去介绍的其他图形对象就不再像 Point 这样详细解释并演示用法了，希望使用 graphics 模块的读者可以自行练习。直线直线类型为 Line，创建直线对象的语句模式为： ``` >>> line = Line(<端点 1>,<端点 2>) ``` 其中两个端点都是 Point 对象。和 Point 一样，Line 对象也支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、clone()等方法。此外，Line 对象还支持 setArrow()方法，用于为直线画箭头。圆形圆形类型为 Circle，创建圆形对象的语句模式为： ``` >>> c = Circle(<圆心>,<半径>) ``` 其中圆心是 Point 对象，半径是个数值。 Circle 对象同样支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、clone()等方法。此外，Circle 对象还支持 c.getRadius()方法，用于获取圆形对象 c的半径。椭圆椭圆类型为 Oval，创建椭圆对象的语句模式为： ``` >>> o = Oval(<左上角>,<右下角>) ``` 其中左上角和右下角是两个 Point 对象，用于指定一个矩形，再由这个矩形定义一个内接椭圆。椭圆对象同样支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、 clone()等方法。矩形矩形类型为 Rectangle，创建矩形对象的语句模式为： ``` >>> r = Rectangle(<左上角>,<右下角>) ``` 其中左上角和右下角是两个 Point 对象，用于指定矩形。矩形对象同样支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、clone() 等方法。此外，矩形还支持的方法包括 r.getP1() 、 r.getP2() 和 r.getCenter()，分别用于获取左上角、右下角和中心，返回值都是 Point 对象。多边形多边形类型为 Polygon，创建多边形对象的语句模式为： ``` >>> poly = Polygon(<顶点 1>,..., <顶点 n>) ``` 将各顶点用直线相连，即成多边形。矩形对象同样支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、 clone()等方法。此外还支持方法 poly.getPoints()，用于获取多边形的各个顶点。文本文本类型为 Text，创建文本对象的语句模式为： ``` >>> t = Text(<中心点>,<字符串>) ``` 其中，中心点是个 Point 对象，字符串是显示的文本内容。文本对象支持 draw()、undraw()、move()、setFill()、setOutline()、clone()等方法，其中 setFill()和 setOutline()方法都是设置文本的颜色。文本对象还支持方法 t.setText(<新字符串>)用于改变文本内容，方法 t.getText()用于获取文本内容，方法 t.setTextColor()用于设置文本颜色。