Ohjelmointi3

Piirtäminen Pythonilla

Python-kielessä piirtämiseen käytetään niin sanottua Turtle-ohjelmointia. Piirroskuvat tulevat ohjelmointialustan valkoiselle alueelle eli kankaalle.

Python-kielelle on olemassa valmis kokoelma eli kirjasto konnaa ohjaavia komentoja. Jotta Turtle-komennot ovat käytettävissä, kyseinen kirjasto pitää tuoda omaan ohjelmaan. Ohjelman alussa luodaan myös piirtoalue sekä annetaan konnalle nimi.

Kilpikonnagrafiikka käyttävän ohjelman alkuun kirjoitetaan ainakin seuraavat rivit.


from turtle import*
alue = Screen()
konna = Turtle()
konna.reset()

TEHTÄVÄ 2

Tavoitteena on oppia piirtämään kilpikonnagrafiikan avulla. Kirjoita alla oleva ohjelma ja suorita se.

from turtle import *
alue = Screen()
konna = Turtle()
konna.reset()
konna.forward(50)  

  • Mitä ohjelma tekee?
  • Vaihda luvun 50 tilalle jokin toinen luku, joka on pienempi kuin 200. Mihin luku vaikuttaa?
  • Lisää ohjelmaan rivi konna.right(90) ja suorita ohjelma. Mitä rivi tekee?
  • Lisää ohjelmaan rivi, jolla konna piirtää alaspäin 100 yksikköä pitkän viivan.

Konnan liikuttaminen ja kääntyminen

Konnan toimintoja ohjataan käskyjen avulla. Seuraavassa taulukossa on esimerkkejä komennoista, joita on kirjoitettu konnalle nimeltään Kilppari.

Komennot aloitetaan aina konnan nimellä ja pisteen jälkeen tulee haluttu komento. Mikäli komento vaatii, komennon perään sulkeisiin kirjoitetaan tarvittavat määritteet.

Komento

Toiminto

kilppari.forward(50)

Kilppari menee eteenpäin sijaintipaikastaan 50 yksikköä.

kilppari.backward(50)

Kilppari peruuttaa sijaintipaikastaan 50 yksikköä.

kilppari.right(90)

Kilppari kääntyy sijaintipaikassaan 90° oikealle.

kilppari.left(90)

Kilppari kääntyy sijaintipaikassaan 90° vasemmalle.

kilppari.color(’red’)

Kilpparin piirtämän viivan väri muuttuu punaiseksi.

kilppari.pensize(10)

Kilpparin piirtämän viivan paksuus muuttuu 10 yksikön paksuuteen.

TEHTÄVÄ 3 (Palautettava tehtävä)

Tavoitteena on oppia konnan liikuttamisen peruskomennot, suunnan määrääminen ja viivan värin vaihtaminen.

Tee ohjelma, jolla saat piirrettyä alla olevan kuvion. Tuo ohjelmaan Turtle-kirjasto ja määritä piirtoalue.

  • Anna konnalle nimi.
  • Kirjoita koodi, jolla konna piirtää 100 yksikköä pitkän mustan viivan ja peruuttaa takaisin 100 yksikköä.
  • Kirjoita koodi, jolla konna kääntyy 90° vasempaan, piirtää 100 yksikköä pitkän punaisen viivan ja peruuttaa takaisin. Värit pitää kirjoittaa englanniksi.
  • Jatka ohjelmaa, jotta saat kuvion piirrettyä.
  • Muuta ohjelmaa siten, että saat jokaisen viivan piirrettyä eri paksuudella.
  • Kokeile vaihtaa käytettyjä värejä.

 

 

 




Piirtoalue

Piirtoalue on koordinaatisto. 

Konna aloittaa piirtämisen origosta eli pisteestä (0, 0) ellei ohjelmassa toisin määrätä. Viereisestä kuvasta näkee koordinaatiston koon.

 




Kuvioita voidaan piirtää liikuttamalla konnaa koordinaatiston pisteestä pisteeseen.

Komento

Toiminto

kilppari.goto(10, 20)

Kilppari menee koordinaatiston pisteeseen (10, 20).

kilppari.home()

Kilppari palaa origoon.

kilppari.penup()

Kilppari ei piirrä viivaa liikkuessaan.

kilppari.pendown()

Kilppari piirtää viivan liikkuessaan.

TEHTÄVÄ 4

Tavoitteena on täydentää kuvio.

  • Kirjoita oheinen koodi ja testaa, millainen kuvion alku muodostuu.
allu.penup()
allu.goto(0, - 80)
allu.pendown()
allu.goto(-100, -80)
allu.goto(-100, -100)
allu.goto(0, -80)
allu.goto(-100, 100)
allu.goto(0, 200)
allu.goto(-50, 150)
allu.goto(-50, 200)
allu.goto(-30, 200)
allu.goto(-30, 170)
allu.goto(0, 200)
  • Miksi alussa on komento lopettaa viivan piirtäminen?
  • Täydennä kuvio siten, että siitä muodostuu talo.
  • Yritä piirtää taloon myös ovi ja ikkuna.

  

TEHTÄVÄ 5

Tavoitteena on piirtää kuvio liikuttamalla konnaa koordinaatiston pisteestä toiseen.

  • Tuo Turtle-komennot ohjelmaasi, määritä piirtoalue, ja anna konnalle nimi.
  • Nosta kynä ylös ja siirrä konna pisteeseen (−15, 45).
  • Laske kynä alas ja liikuta konna pisteisiin (0, 15), (30, 15), (0, 0), (15, −30), (−15, −15), (−45, −30), (−30, 0), (−60, 15), (−30, 15) ja (−15, 45).
  • Mikä kuvio muodostuu?



Etenemissuunta, kääntymiskulma ja muodon muuttaminen

Hahmolle voidaan määrittää eri muotoja komennolla shape(). Muodoksi voidaan valita jokin seuraavista: ’arrow’, ’circle’, ’classic’, ’square’, ’triangle’ tai ’turtle’.

Konnan etenemissuunta voidaan määrittää ilmansuuntien avulla. Tällöin käytetään joko komentoa seth() tai setheading().

Komento

Toiminto

kilppari.shape(’triangle’)

Kilpparin muodoksi määritetään kolmio.

kilppari.seth(0)

Kilpparin suunta on itään eli 0 astetta.

kilppari.seth(90)

Kilpparin suunta on pohjoiseen eli 90 astetta.

kilppari.seth(180)

Kilpparin suunta on länteen eli 180 astetta.

kilppari.seth(270)

Kilpparin suunta on etelään eli 270 astetta.

kilppari.stamp()

Kilppari leimaa sijaintinsa.

Esimerkki 1

Tee ohjelma, jossa konnan etenemissuunta määritellään ilmansuuntien mukaan ja jossa konna leimaa lopuksi sijaintipaikkansa etenemissuunnan määrityksen mukaan. Etenemissuuntien määrityksen välillä konna liikkuu 50 yksikköä määritettyyn etenemissuuntaan.

Ratkaisu

Ohjelmaan alkuun tuodaan Turtle-kirjasto, määritetään piirtoalue ja annetaan konnalle nimi. Valitan konnan muodoksi nuoli ja määritetään konnan etenemissuunta ilmansuuntien avulla.

KOODI  



allu.shape('arrow')
allu.penup()
allu.stamp()
allu.seth(0)
allu.forward(50)
allu.seth(90)
allu.stamp()
allu.forward(50)
allu.seth(180)
allu.stamp()
allu.forward(50)
allu.seth(270)
allu.stamp()

TEHTÄVÄ 6

Tavoitteena on harjoitella leimaustoimintoa ja piirtää kuvio. Tee ohjelma, jolla voit piirtää oheisen kuvion.

  • Määritä konnan muodoksi ympyrä eli ’circle’.
  • Konna ei piirrä viivaa eli nosta kynä ylös.
  • Liikuta konnaa eteenpäin esimerkiksi 75 yksikköä ja tee leima. Peruuta konna takaisin 75 yksikköä.
  • Täyden kulman asteluku on 360°. Kun konna tekee 10 leimaa, se jakaa ympyrän kymmeneen yhtä suureen osaan. Kuinka monta astetta konna kääntyy peräkkäisten leimausten välissä? Konna voi kääntyä joko vasempaan tai oikeaan.
  • Jatka koodia, kunnes kuvio tulee valmiiksi.
  • Viimeisen peruutuksen jälkeen tee leima kotipisteeseen eli keskipisteeseen.
  • Miten ohjelmaa pitäisi muuttaa, että saisit kellotaulua vastaavat leimaukset eli 12 leimaa?

TEHTÄVÄ 7 (Palautettava tehtävä)

 Tavoitteena on harjoitella hahmon muodon vaihtamista ja leimaamista.  

Tee ohjelma, jossa konna käy tekemässä leiman jokaisessa ilmansuunnassa 100 yksikön etäisyydellä kotipisteestä. Konna leimaa kotipisteen aina, kun siellä käy, mutta ei piirrä viivaa liikkeistään. Pääilmansuunnissa konnan muoto on ’turtle’, väli-ilmansuunnissa konnan muoto on ’arrow’.

  • Määritä konnan muoto shape()-komennolla, ja anna komento kynän nostamiseksi.
  • Määritä konnan etenemissuunnat ilmansuuntien avulla. Aloita idästä (0).
  • Liikuta konnaa forward()-komennolla 100 yksikköä, ja tee lopussa leima.
  • Palauta konna kotiin home()-komennolla, ja tee kotipisteeseen leima.
  • Määritä uusi etenemissuunta, sille etenemismatka ja leimaaminen. Palauta konna kotiin.
  • Täydennä ohjelma niin, että konna käy leimaamassa jokaisen ilmansuunnan ja tekee leiman joka kerta myös kotipisteeseen.

TEHTÄVÄ 10

Tavoitteena tutustua ympyrä-komentoon sekä oppia täyttämään muoto.

  • Piirrä ympyrä komennolla circle(). Sulkuihin kirjoitetaan ympyrän säde. Määritä säteeksi 50 yksikköä. Testaa ohjelmaa.
  • Kun ympyrä halutaan värittää, pitää ennen ympyrän piirtämistä lisätä komento begin_fill() ja ympyrän piirtämisen jälkeen end_fill(). Testaa ohjelmaa.
  • Jos reunaviiva halutaan piirtää eri värillä kuin täyttöväri, värikomentoon color lisätään ensin reunaviivan väri ja sitten täyttöväri. Esim. color(’green’, ’ red’).
  • Täydennä ohjelma niin, että ympyrän ympärille piirtyy neliö, johon ympyrä juuri ja juuri mahtuu. Ympyrä voi olla väritetty.

 

Useita konnia*

Ohjelmassa voi olla mukana useita konnia. Jokaiselle konnalle annetaan oma nimi. Komentoon liitetty konnan nimi kertoo, mitä konnaa annettu komento ohjaa. Jokainen konna lähtee liikkeelle origosta.

Esimerkki 2

Tee ohjelma, jonka avulla voit piirtää viereisen kuvion.

 Ratkaisu

Ohjelmaan tarvitaan kaksi konnaa, jotka lähtevät eri pisteitä mutta etenevät samaan suuntaan yhtä pitkän matkan.

Valitaan toisen konnan lähtöpisteeksi (−250, −150). Jos suorien välinen etäisyys on 200 yksikköä, toisen konnan lähtöpisteeksi tulee (−250, 50). Käännetään molemmat konnat samaan suuntaan ja määritetään matka, jonka ne kulkevat. Näin saadaan syntymään kuvio, jossa on yhdensuuntaiset suorat.

Ne arvot, jotka koskevat molempia konnia, ilmoitetaan muuttujien avulla.

TEHTÄVÄ 8

Tavoitteena on harjoitella useamman konnan käyttämistä ohjelmassa. Tee ohjelma, jolla voit piirtää kolme yhdensuuntaista suoraa. Ensimmäinen konna lähtee pisteestä (280, 120). Tee suorista mahdollisimman pitkät.

  • Päätä, millä etäisyydellä suorat ovat toisistaan, ja valitse kahden muun konnan lähtöpisteet. Jos kaikkien lähtöpisteiden x- koordinaatit ovat samat, käytä muuttujaa apuna.
  • Määritä muuttuja, jonka avulla ilmaiset konnien kulkusuunnan.
  • Määritä muuttuja, jonka avulla ilmaiset konnien etenemän matkan.
  • Määritä aloituspisteet ja konnien liikkuminen.
  • Testaa ohjelma.

TEHTÄVÄ 9

Tavoitteena on harjoitella konnan liikuttamista ja liikkumissuunnan määrittämistä. Tee ohjelma, jossa konnat piirtävät toisiaan leikkaavat suorat.

  • Ensimmäinen konna lähtee pisteestä (−280, 200).
  • Toinen konna lähtee pisteestä (−50, −200).
  • Määritä konnille kulkusuunnat ja etenemismatkat siten, että suorat leikkaavat toisensa.
  • Testaa ohjelma.
  • Muuta kulkusuuntia siten, että suorat leikkaavat toisensa 90 asteen kulmassa.