书名：跟小海龟学Python
ISBN：978-7-115-58369-7
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著 童 晶 童雨涵
责任编辑 吴晋瑜
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本书按语法知识和实现案例的难度分为初级篇、中级篇和高级篇。初级篇从零基础开始，把Python基础语法揉合到案例的开发中，引导读者用学到的知识绘制各种图形。中级篇部分旨在教读者绘制更复杂的图形，学习绝对坐标系的方法，以方便准确定位；教读者处理复杂的任务，学习函数封装的方法，把问题分块处理，降低程序设计的复杂度；学习函数递归调用，以绘制美丽的分形图案。高级篇旨在教读者学习海龟绘图库的高阶功能，让图形动起来，并实现与鼠标的交互；最后通过开发趣味游戏，让读者掌握面向对象的方法，进一步降低复杂程序的开发难度。
在众多的文本类编程语言中，Python因具有简单易学、功能强大、应用广泛等特点，越来越得到初学者的青睐。而对于Python的入门学习，不得不提的就是turtle（海龟）库，用户通过代码控制一只小海龟在屏幕上爬行，可以绘制出各种精美的形状和图案。简单便捷的图形化方法、即时反馈的绘图效果使海龟绘图成为很多编程入门者的首选。
turtle库源于1968年诞生的LOGO编程语言——也是世界上第一款针对儿童教学使用的编程语言。多年前，LOGO之父西蒙·派珀特就提出了“低地板”和“高天花板”的原则。“低地板”是指给新手简单容易上手的起点，“高天花板”是指学习过程循序渐进，最后能达到一个很高的水平。
然而，即便利用turtle库，目前大部分Python图书却仍然有“高地板”“低天花板”的问题。很多图书会先系统讲解语法知识，知识量大，导致读者学习困难；所举实例一般偏数学算法，过于抽象、枯燥，导致读者不感兴趣。即便讲到turtle库的相关教程一般也先系统讲解坐标系、画笔设置、绘制函数等内容，再介绍实例，导致初学者入门困难。另外，大部分图书使用turtle库还局限在绘制一些简单的静止图案，难以绘制复杂的图形，更不用说实现动态图形、开发互动游戏了。
针对上述问题，本书把turtle库应用于Python编程教学，带领读者从零基础开始学习。书中不安排专门章节讲解Python语法和turtle库的知识，而是在趣味案例的开发过程中，通过案例逐步介绍新的知识，便于读者理解，并在实际应用中体会。书中案例涉及绘制几何图案、错觉艺术、分形图形、互动程序、趣味游戏等多个领域，可有效提升读者的学习兴趣。另外，本书提供了大量练习题，帮助读者在学习编程的同时锻炼逻辑思维，提升认识问题、解决问题的能力。
本书希望能够真正践行西蒙·派珀特、米切尔·雷斯尼克等先驱提出的教育理念，为读者提供“低地板”入门、“高天花板”挑战、“宽墙壁”发挥空间的学习路线。下面就请大家打开计算机，边看边练，体会Python编程带来的乐趣吧！
本书共35章，按语法知识和实现案例的难度分为初级篇、中级篇和高级篇。
第1章到第22章为初级篇，旨在带领读者从零基础开始，一边学习Python基础语法，一边把学到的知识用于绘制各种各样的图形。主要内容包括常量变量、算术运算符、逻辑运算符、if选择语句、for循环语句、列表等Python基础语法知识，以及前进后退、左转右转、抬笔落笔、设置颜色等turtle库的基础绘制功能。
第23章到第30章为中级篇。要绘制更复杂的图形，需要掌握绝对坐标系，以方便准确定位；要处理复杂的任务，需要掌握函数封装的方法，以把问题分块处理，降低程序设计的复杂度；要绘制美丽的分形图案，需要掌握函数递归调用的方法。本篇将介绍与这些知识相关的内容。
第31章到第35章为高级篇。这一部分介绍turtle库的高阶功能，旨在帮助读者让图形运动起来，并可与鼠标指针交互。要开发趣味游戏，读者还需要掌握面向对象的方法，以进一步降低复杂程序的开发难度。
本书每章案例会分成多个步骤，逐步引入新的Python语法和turtle库的知识，从零开始一步一步实现。读者可以参考书中的讲解思路，先自己尝试编写下一个步骤的代码，如果遇到困难，可以参考配套资源中的范例程序。
对于正文中没有涉及的部分语法知识，附录A予以补充。读者也可以利用附录B，快速查找某一语法知识在书中出现的章节。对于每章语法知识、绘图案例的讲解后的练习题，读者可以先自己实践，再参考配套资源中给出的答案。
本书为读者提供配套资源，包括案例代码、练习参考答案、图片素材、演示视频，可以在线下载。
本书适合任何对编程感兴趣，特别是首次接触编程的人，也适合学过其他编程语言、想快速学习Python的人。此外，本书可以作为学习程序设计的教材或参考教材，也可以作为编程爱好者的自学用书。
10岁的孩子可以独立阅读本书的初级篇，再在家长陪同下学习本书的中级篇和高级篇。
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什么是Python？什么是海龟绘图？作为初学者的你对此肯定一头雾水吧。不过不用担心，本书会带着你从零开始，一边学习Python基础语法，一边绘制各种各样的图形。现炒现卖、现学现用，保证你不会觉得枯燥无聊。
初级篇共22章，主要介绍Python基础语法知识，包括常量与变量的概念、算术运算符、逻辑运算符、if选择语句、for循环语句、列表等内容。你将用到turtle库的基础绘制功能，包括forward（前进）、backward（后退）、right（向右转）、left（向左转）、penup（抬笔）、pendown（落笔）、color（设置颜色）等。
Python是一种计算机编程语言。使用Python编写相关的程序，可以给计算机下达一系列指令，完成人们特定的要求。
和其他编程语言相比，Python语法简单、上手容易。另外，Python的功能也非常强大，可以广泛应用于人工智能、数据分析、游戏开发、数字化艺术等领域。
要让计算机读懂Python程序，需用使用专门的开发环境。你可以在搜索引擎中查找“海龟编辑器”来进入在线开发环境的网站，如图1-1所示。
图1-1
选择“文件”→“模板作品”，可以看到很多Python作品，如图1-2所示。
图1-2
选择“分形樱花树”，单击“运行”按钮，程序就会自动绘制出一棵美丽的樱花树，如图1-3所示。
图1-3
默认情况下，海龟编辑器使用积木模式，单击“代码模式”，可以切换为文本代码的形式，如图1-4所示。
图1-4
现在看图1-4中的代码，你会不会感觉像在看天书？不要着急，跟着我们的讲解，你会逐渐掌握相应的知识，并最终能运用所学知识绘制出属于你自己的分形树。
我们还可以使用离线的代码编辑器，不用上网就能创建、编写、运行和修改Python程序。单击图1-4网页左上角的“小房子”图标，你就可以在图1-5所示的界面中下载对应的客户端安装软件。
图1-5
双击所下载的文件，你会看到正在安装的窗口出现在界面中，请耐心等待安装完成。完成后在桌面双击“海龟编辑器”图标，打开默认为“积木模式”的界面，如图1-6所示。
图1-6
单击右上角的“代码模式”进行切换，得到图1-7所示的界面。
图1-7
在代码编辑区中输入如下代码：
1-3.py
1 print('世界你好')英文单词print的意思是“打印”，这里表示输出；两个单引号之间包含一段文字，称为字符串。print()函数可以输出括号内字符串的内容。单击右下角的“运行”按钮，可以在下方控制台中看到程序输出结果，如图1-8 所示。
图1-8
Python语句中的标点符号，比如括号、单引号都需要是英文标点符号。如果输入的是中文标点符号，对应的代码段会变成红色（见图1-9），控制台下面的提示语句会出现错误提示。
图1-9
选择“文件”→“另存为”，就可以将代码文件保存为1-3.py。文件扩展名py为Python的缩写，表示当前文件为Python代码文件。直接双击打开.py文件，系统会自动调用代码编辑器打开代码。
你也可以登录Python官网下载安装官方集成开发环境，如图1-10所示，在其Python编辑器中也可以运行书中的代码。
你还可以试用一下Mu这款对初学者较友好的Python集成开发环境。搜索“Code with Mu: A Simple Python Editor”，找到Mu的下载网页，如图1-11所示。
在Mu中，代码编辑和运行效果如图1-12所示。
图1-10
图1-11
图1-12
【练习1-1】尝试修改代码，使运行后的程序输出如下结果：
本章主要介绍Python编程语言的基本概念，以及在线和离线代码编辑器的使用方法。利用print()，我们可以输出字符串的内容。你也可以尝试运行代码编辑器的其他模板作品，初步体会Python的神奇。
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打开代码编辑器，输入并运行以下3行代码：
2-1.py
1 from turtle import *
2 shape('turtle')
3 done()弹出的程序窗口中间显示出一个海龟的形状，如图2-1所示。
其中turtle是海龟的英文单词，from turtle import *表示导入turtle库的所有功能，其后代码就可以在窗口中绘制图形了。
shape意为“形状”，shape( 'turtle' )设定画笔形状为海龟，程序运行后画面中心出现了一只头朝右的小海龟。注意圆括号、单引号都必须是英文标点符号，'turtle'为字符串。
图2-1
done()表示绘图结束，此时就可以观察绘制的最终效果了。
在2-1.py基础上添加一行代码，就像下面这样：
2-2-1.py
1 from turtle import *
2 shape('turtle')
3 forward(100)
4 done()运行后会发现，小海龟从画面正中间向右运动了一段距离，并留下了一条直线段，如图2-2所示。
图2-2
forward意为“前进”。forward(100)表示海龟沿着当前的爬行方向前进100个像素。运动后，留下了长度为100像素的直线段。
'turtle'、100这种在程序中值固定的量，也称为常量。print()函数除了可以输出字符串常量，也可以输出整数常量。输入并运行以下代码：
2-2-2.py
1 print('Python可以处理字符串和整数')
2 print(12345)运行后在控制台输出：
为了绘制长度为200像素的线段，我们可以执行两次forward(100)语句：
2-2-3.py
1 from turtle import *
2 shape('turtle')
3 forward(100)
4 forward(100)
5 done()运行上述代码，效果如图2-3所示。
图2-3
【练习2-1】利用一个forward()语句，绘制出长度为300像素的线段，效果如图2-4所示。
图2-4
本章主要介绍了导入turtle库、让海龟前进的语句。利用Python中的整数常量，你就可以绘制出特定长度的线段。
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当要绘制的图形越来越复杂时，使用基于相对坐标系的forward()、backward()、right()、left()较难准确定位，我们可以结合基于绝对坐标系的goto(x,y)和setheading(angle) 方法。
我们可以把问题分为功能相对独立的块，每一块用一个独立的函数来实现。用好函数可以降低程序设计的复杂度、提高代码的可靠性、避免程序开发的重复劳动、便于程序维护和功能扩充。
中级篇共8章，主要组合应用绝对坐标系、函数封装来绘制更加复杂的图形。这部分还介绍使用turtle库绘制空心圆、填充等内容，同时还学习了函数递归调用和随机的概念。
学到这里，你会不会对绘制静止图案有点厌倦了？在高级篇，我们会让绘制的图形运动起来！一旦图形动起来，就可以实现反弹球，甚至可以开发见缝插针、飞翔的小鸟等趣味游戏！
高级篇共5章。我们首先学习while循环语句，结合海龟绘图的清屏功能，实现反弹的小球。为了开发复杂的游戏，高级篇也介绍了面向对象的知识，把函数和数据封装在一起，进一步降低程序的开发难度。
