python画椭圆形_手残党福音：用Python画出机器人Dev

你知道下面这张图片中的角色是谁吗？

猜猜我是谁

我相信，只要你参加了2020年第二届国际青少年编程大赛，就一定认识它！

没错，它就是比赛中的主角，人见人爱的超级机器人Dev！

这个造型讨喜的机器人陪伴我们度过了许许多多个欢乐的日子，它不仅带给我们知识，还带给了我们快乐。一定有很多选手对它优美的外形印象深刻，甚至还能将它画下来。

我的一位参赛学生也想将它画下来，但让他苦恼的是，他并不是那么擅长画画。作为他的编程老师，我也希望帮助到他。于是，我们不约而同地产生了一个念头：既然是编程大赛，为什么我们不用Python代码来绘制一个Dev呢？

经过不断的探索和实验，我们最终完成了下图中的作品。而这个作品，仅仅用到了椭圆、长方形和线段三种图形。很神奇吧？如果想知道这是如何完成的，就跟着我们的文章一步一步地探索吧！

用Python代码绘制的Dev形象

准备工作

工欲善其事，必先利其器。在开始制作前，我们首先要准备好制作的工具。Python的开源库非常丰富，在图形方面有许多好用的资源，它们各有特色，许多库都可以实现类似的效果。作为一名编程教师，这个作品我门自然而然的选择了我们公司自研的Python图形库：pyleap。

借助pyleap库，我们可以绘制常见图形、图片以及文字，可以检测到鼠标和键盘的时间，还能够实现动画效果和碰撞的检测，很方便地就能完成一些具有交互功能的图形化作品。

在这个作品中，我们要用到的知识点非常少：椭圆的绘制，长方形的绘制，线段的绘制以及图形的旋转。

pyleap中的图形对象

图形创作

选定了工具，就进入了创作阶段。在创作Dev时，最困难的地方就是它的身体，眼睛的反光以及身上的橙色装饰线。这些部分都是没有办法直接用简单的单个图形来绘制的。为了解决这些难点，我们探索出了3个秘籍：组合、遮盖和细分。

组合

有些图形，很难直接用一个图形绘制出来，比如Dev的手：

Dev的手上有两种颜色，但一个图形只能有一种颜色。不过这难不倒我们，我们只需要用两个不同颜色的椭圆组合起来就行了。下图演示了这个过程：

用两个椭圆组合成Dev的手

组合的方式在绘制过程中使用得非常多。例如，Dev头顶的绘制也使用了类似的方式：

我来组成头部

还有哪些地方可以用到这种方式呢？请你也自己探索一下吧！

遮盖

有些部分，不能用简单组合的方式来绘制，我们必须要善用遮盖关系来制作。例如，Dev的眼睛是由简单的椭圆形来组成的，但要做出立体的感觉，还必须得用到遮盖的技巧。

下图演示了如何制作出玻璃上不规则反光的效果：

反光效果是实现玻璃突出效果的关键

还有一个不太明显的地方也用到了遮盖的办法：Dev的身体。在Dev身体的遮盖关系中，我们用了描边的方式来画椭圆，巧妙地绘制出了Dev身体的形状。

用椭圆形的描边来进行遮盖

将已经制作好的Dev的头顶添加上去，就组成了Dev的主体。

遮盖的位置非常考验技巧

只要用于遮盖的图形和背景颜色一致，就不会看到组合的痕迹。

让多余的图形融入黑暗中

细分

对于Dev身体上的曲线，我们可以用细分的方式来呈现，这和古代数学家刘徽求圆周率时使用的“割圆术”，就是将曲线化作直线来处理，这其中也蕴含了数学的微分思想。

刘徽的割圆术

如图所示，只需要四条线段，就能组成Dev腰上的曲线：

图中用不同颜色标出了不同的线段

同样的，Dev头顶的曲线也可以这样完成，这里就不再赘述了。

总之，掌握了这三种方法，加以灵活运用，就能够组成一个可爱的Dev形象了。

代码实现

我们已经确定了用简单图形绘制Dev的可能性，现在就要用代码来实现了。我们要使用的图形在pyleap中分别属于三个类：Ellipse(椭圆)，Rectangle(长方形)，Line(线段)。

在使用这些图形时，我们还需要对它们进行一些旋转，因此还会用到rotation属性。同时，我们还需要用set_anchor方法来设置一些特殊的旋转中心。

在绘制时，可以用draw方法来填充绘制，也可以用stroke方法绘制描边。

具体的代码知识就不在这里展开了。我会在文章最后列出完整的代码，如果你感兴趣，可以自己去研究pyleap库和我的代码，相信这会为你打开新的世界。

说在最后

最后，我想说一些自己的感想：

都说兴趣是最好的老师，看到我的学生在这次比赛中的表现，我觉得我们的学生缺少的不是好奇心和探究精神，而是优秀的教学内容和愿意和他一起成长的伙伴和老师。

很高兴能看到有这样免费的优秀资源，可以让所有学生都对编程知识感兴趣，让他们体验到编程的魅力。希望有更多的老师和学生加入到比赛中来，也希望有更多的优秀内容被分享给所有学生，少年强则中国强，这是我辈不可推卸的责任。

附：完整代码

在运行前，需要安装Python3和pyleap库。
Python3的安装方法百度即可；
Python3安装完成后，可以在命令行里使用pip install pyleap命令快速安装pyleap库。

from pyleap import *
window.set_size(400, 600)
bg = Rectangle(0, 0, 400, 600, "black")
e1 = Ellipse(200, 570, 112, 380, "#afc4f8")
e2 = Ellipse(200, 400, 100, 60, "#dce7f9")
e3 = Ellipse(200, 415, 90, 50, "#f8f8f9")
e4 = Ellipse(245, 320, 35, 45, "#f8f8f9")
e5 = Ellipse(250, 320, 28, 35, "#27e3fe")
e6 = Ellipse(247, 325, 25, 32, "#203be5")
e7 = Ellipse(244, 335, 12, 22, "#ecf1f9")
e8 = Ellipse(250, 322, 7, 20, "#203be5")
e9 = Ellipse(145, 285, 45, 55, "#f88033")
e10 = Ellipse(205, 590, 150, 410, "black")
e11 = Ellipse(125, 280, 25, 53, "#afc4f8")
e12 = Ellipse(120, 285, 22, 50, "#f8f8f9")
e13 = Ellipse(140, 284, 42, 55, "#f7ac49")
e16 = Ellipse(270, 295, 25, 53, "#dae6f9")
e17 = Ellipse(265, 291, 20, 75, "#afc4f8")
r1 = Rectangle(0, 400, 400, 200, "black")
n1 = Line(195, 270, 210, 265, 2, "#f88033")
n2 = Line(210, 265, 233, 264, 2, "#f88033")
n3 = Line(233, 264, 258, 273, 2, "#f88033")
n4 = Line(258, 273, 275, 290, 2, "#f88033")
n5 = Line(251, 362, 250, 385, 4, "#afc4f8")
n6 = Line(250, 385, 240, 410, 3, "#afc4f8")
n7 = Line(240, 410, 215, 436, 2, "#afc4f8")
n8 = Line(215, 436, 182, 453, 2, "#dce7f9")
n9 = Line(182, 453, 156, 456, 2, "#dce7f9")
e18 = Ellipse(166, 453, 20, 8, "#afc4f8")
n10 = Line(155, 455, 135, 480, 10, "#dce7f9")
c1 = Ellipse(126, 492, 18, 18, "#8c5179")
c2 = Ellipse(123, 495, 14, 14, "#a2617f")
c3 = Ellipse(118, 500, 5, 5, "#af9f7f")
e4.rotation =  -20
e5.rotation =  -20
e6.rotation =  -30
e7.rotation =  -50
e8.rotation =  -55
e9.rotation =  50
e10.line_width = 35
e11.set_anchor(120, 320)
e12.set_anchor(120, 320)
e11.rotation = -10
e12.rotation = -10
e13.rotation =  50
e16.set_anchor(255, 325)
e17.set_anchor(255, 320)
e16.rotation = 15
e17.rotation = -20
e18.rotation = 10
def draw(dt):window.clear()bg.draw()e1.draw()r1.draw()e2.draw()e3.draw()e9.draw()e13.draw()e10.stroke()n5.draw()n6.draw()n7.draw()n8.draw()n9.draw()e16.draw()e17.draw()e4.draw()e5.draw()e6.draw()e7.draw()e8.draw()e11.draw()e12.draw()n1.draw()n2.draw()n3.draw()n4.draw()n10.draw()e18.draw()c1.draw()c2.draw()c3.draw()
repeat(draw)
run()

彩蛋：让Dev动起来

添加一些简单的代码，就可以让代码绘制的Dev动起来，好好研究一下吧！