科赫雪花小包裹实例详解
高大上的分形几何
分形几何是一种迭代的几何图形,广泛存在于自然界中(树叶,菜花)(这个东西的整体与他的局部具有很相似的特点)
分形几何中有一种特殊的曲线叫做科赫曲线,也叫雪花曲线
科赫曲线是一种用于分形的曲线。
用python绘制科赫曲线
取一条直线 ,去这条直线的1/3处画一个三角形的角,与右边的1/3处进行连接,这样子四条1/3直线即组成一次科赫曲线的转换
一条直线即为0阶科赫曲线
四条一条直线的1/3曲线即为1阶科赫曲线
在四条一条直线的1/3曲线上再在每条1/3曲线上画四条该1/3曲线的1/3曲线即为2阶科赫曲线
每分隔一次为一阶。依此类推,即为科赫曲线。
代码示例如下:
import turtle def koch(m,n):if n==0:turtle.fd(m)else:for angle in [0,60,-120,60]:turtle.left(angle)koch(m/3,n-1) def main():m= int(input("请输入直线的长度:"))n=int(input("请输入曲线的阶数:"))turtle.setup(800,400)turtle.pencolor("red")turtle.penup()turtle.goto(-300,-50)turtle.pendown()turtle.pensize(2)koch(m,n)turtle.done() main()
运行界面如下:
通过代码界面,我们来进行分析一下思路,解析如下:
我们进行科赫曲线的绘制,我们采用了递归的方法进行实现,递归的格式为函数+分支结构,还有递归基例与递归链条的存在。首先我们进行寻找递归基例,因为当我们选择0阶的时候,所画的为一条直线,所以基例为0,进行画一条直线,下来我们进行递归链条的设置,当阶数为2时,我们将这条直线分为三段,在中间绘制一个凸起的三角形与另外两端相连。我们继续进行判断,如果仍不符合条件,我们再将每条直线分为三段,在每条直线的中间绘制一个凸起的三角形与另外两端相连。依次类推,与前一个形成递归关系。即可形成科赫曲线。
科赫雪花:
在科赫曲线的基础之上,我们可以绘制科赫雪花
示例代码如下:
import turtle def koch(size,n):if n==0:turtle.fd(size)else:for angle in [0,60,-120,60]:turtle.left(angle)koch(size/3,n-1) def main():size= int(input("请输入雪花直线的长度:"))level=int(input("请输入雪花的阶数:"))turtle.setup(600,600)turtle.pencolor("red")turtle.penup()turtle.goto(-200,100)turtle.pendown()turtle.pensize(2)koch(size, level)turtle.right(120)koch(size, level)turtle.right(120)koch(size, level)turtle.done() main()
运行界面如下:
通过代码界面,我们来进行分析一下思路,解析如下:
我们进行科赫雪花的绘制,即在科赫曲线的基础之上进行科赫雪花的绘制,我们采用了递归的方法进行实现,递归的格式为函数+分支结构,还有递归基例与递归链条的存在。首先我们进行寻找递归基例,因为当我们选择0阶的时候,所画的为一条直线,所以基例为0,进行画一条直线,下来我们进行递归链条的设置,当阶数为2时,我们将这条直线分为三段,在中间绘制一个凸起的三角形与另外两端相连。我们继续进行判断,如果仍不符合条件,我们再将每条直线分为三段,在中间绘制一个凸起的三角形与另外两端相连。依次类推,与前一个形成递归关系。
在进行雪花绘制的时候,我们将雪花初始图形看作等边三角形,根据他们的阶数,先选择一条直线进行绘制,绘制完成后,此时角度为向右正方向,此时画向另一条边,由于三角形为60度,我们右转达到第二条边,画完之后,我们继续右转120度,画第三条边,完成之后。即可出现科赫雪花形状。
举一反三:绘制条件的扩展时
修改分形几何绘制阶数
修改科赫曲线的基本定义即旋转角度
修改绘制科赫雪花的基础框架图形(五边形,八边形,使用不同的图形)
分形几何千千万
摩托尔集、谢尔宾斯基三角形、门格海绵
龙形曲线、空间填充曲线、科赫曲线
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