python画樱花树代码如何读懂

Python画樱花树代码的核心在于理解树结构的递归生成、利用随机函数模拟自然外观、通过图形库画出树形、参数调整实现个性化。 其中，树结构的递归生成是最关键的部分，通过递归函数不断生成分支，使得树的结构自然而复杂。接下来，我们将详细展开这些核心要点。

一、递归生成树结构

递归是一种非常强大的编程技巧，特别适合生成树这种具有递归性质的结构。树的每一个分支都可以看作是一个子树，而这个子树又会生成它的分支，如此反复，直到满足一定的终止条件。

1、递归函数的定义

在Python中，我们可以使用一个递归函数来生成树的结构。这个函数需要接受一些参数，比如当前分支的长度、角度和位置。当调用这个函数时，如果当前分支的长度小于某个最小值，我们就停止递归，这就是递归的终止条件。

def draw_branch(t, branch_length, angle, depth):
    if depth == 0 or branch_length < 2:
        return
    # 画主干
    t.forward(branch_length)
    # 画右分支
    t.right(angle)
    draw_branch(t, branch_length * 0.7, angle, depth - 1)
    # 画左分支
    t.left(2 * angle)
    draw_branch(t, branch_length * 0.7, angle, depth - 1)
    # 回到原来的位置和方向
    t.right(angle)
    t.backward(branch_length)

2、初始调用

为了开始递归，我们需要一个初始调用。这个调用会设置树的初始位置、主干的长度和递归的深度。

import turtle
t = turtle.Turtle()
t.left(90)
t.up()
t.backward(100)
t.down()
t.color('brown')
draw_branch(t, 100, 30, 5)
turtle.done()

二、利用随机函数模拟自然外观

为了让生成的树看起来更自然，我们可以在递归过程中加入一些随机因素，比如随机调整分支的长度和角度。Python提供了random模块来生成随机数。

1、引入随机因素

在递归函数中，我们可以使用random.uniform来生成一个随机的浮点数，用于调整分支的长度和角度。

import random
def draw_branch(t, branch_length, angle, depth):
    if depth == 0 or branch_length < 2:
        return
    # 画主干
    t.forward(branch_length)
    # 画右分支
    t.right(angle + random.uniform(-10, 10))
    draw_branch(t, branch_length * random.uniform(0.6, 0.8), angle, depth - 1)
    # 画左分支
    t.left(2 * angle + random.uniform(-10, 10))
    draw_branch(t, branch_length * random.uniform(0.6, 0.8), angle, depth - 1)
    # 回到原来的位置和方向
    t.right(angle + random.uniform(-10, 10))
    t.backward(branch_length)

三、通过图形库画出树形

Python有多个图形库可以用来绘制图像，比如turtle、matplotlib和pygame。在本例中，我们使用turtle库，因为它简单易用，非常适合绘制树形结构。

1、设置画布

首先，我们需要设置画布的大小和背景颜色。

import turtle
screen = turtle.Screen()
screen.setup(width=800, height=600)
screen.bgcolor('skyblue')

2、绘制树干和分支

接下来，我们使用turtle绘制树干和分支。

t = turtle.Turtle()
t.hideturtle()
t.speed(0)
t.left(90)
t.up()
t.backward(250)
t.down()
t.color('brown')
draw_branch(t, 100, 30, 5)

四、参数调整实现个性化

为了实现不同的树形，我们可以调整递归函数中的参数，比如主干长度、角度和递归深度。通过实验不同的参数组合，我们可以生成各种各样的树。

1、调整主干长度

我们可以通过修改初始调用中的主干长度来生成不同大小的树。

draw_branch(t, 150, 30, 6)

2、调整分支角度

修改递归函数中的分支角度可以生成不同形状的树。

draw_branch(t, 100, 45, 5)

3、调整递归深度

递归深度决定了树的复杂程度。增加递归深度会生成更多的分支，使树看起来更茂盛。

draw_branch(t, 100, 30, 7)

五、添加樱花效果

为了让树看起来更像樱花树，我们可以在分支的末端添加樱花花瓣。我们可以使用turtle库的dot函数来绘制花瓣。

1、绘制花瓣

在递归函数中，当达到递归终止条件时，我们绘制花瓣。

def draw_branch(t, branch_length, angle, depth):
    if depth == 0 or branch_length < 2:
        t.dot(10, 'pink')
        return
    # 画主干
    t.forward(branch_length)
    # 画右分支
    t.right(angle + random.uniform(-10, 10))
    draw_branch(t, branch_length * random.uniform(0.6, 0.8), angle, depth - 1)
    # 画左分支
    t.left(2 * angle + random.uniform(-10, 10))
    draw_branch(t, branch_length * random.uniform(0.6, 0.8), angle, depth - 1)
    # 回到原来的位置和方向
    t.right(angle + random.uniform(-10, 10))
    t.backward(branch_length)

2、调整花瓣大小和颜色

我们可以通过修改dot函数的参数来调整花瓣的大小和颜色。

t.dot(8, 'lightpink')

六、完整代码示例

为了方便参考，下面是完整的代码示例：

import turtle
import random
def draw_branch(t, branch_length, angle, depth):
    if depth == 0 or branch_length < 2:
        t.dot(10, 'pink')
        return
    t.forward(branch_length)
    t.right(angle + random.uniform(-10, 10))
    draw_branch(t, branch_length * random.uniform(0.6, 0.8), angle, depth - 1)
    t.left(2 * angle + random.uniform(-10, 10))
    draw_branch(t, branch_length * random.uniform(0.6, 0.8), angle, depth - 1)
    t.right(angle + random.uniform(-10, 10))
    t.backward(branch_length)
screen = turtle.Screen()
screen.setup(width=800, height=600)
screen.bgcolor('skyblue')
t = turtle.Turtle()
t.hideturtle()
t.speed(0)
t.left(90)
t.up()
t.backward(250)
t.down()
t.color('brown')
draw_branch(t, 100, 30, 5)
turtle.done()