Skill: duanc-chao/sakura (version 1.0.0)

### 技能名称：sakura ### 技能描述 本技能旨在指导 Agent 使用 Python 的标准库 `turtle` 和 `random`，通过递归算法模拟自然界树木的分形生长规律，绘制出一棵具有艺术感的樱花树，并实现花瓣飘落的动态效果。该技能涵盖了图形绘制、递归逻辑、随机数应用及动画循环等核心编程概念。 ### 核心代码实现 ``` import turtle as t import random # ================= 配置区域 ================= # 颜色定义 COLOR_BRANCH = "#8B4513" # 树干棕色 COLOR_PETAL = "#FFB6C1" # 樱花粉 COLOR_BG = "#87CEEB" # 天空蓝背景 # 初始化画布 screen = t.Screen() screen.setup(800, 600) screen.bgcolor(COLOR_BG) screen.title("Python 樱花树绘制") # 初始化画笔 pen = t.Turtle() pen.hideturtle() pen.speed(0) # 最快速度 pen.left(90) # 初始朝向向上 pen.penup() pen.goto(0, -250) # 起始位置 pen.pendown() # ================= 核心功能函数 ================= def draw_branch(length): """ 递归绘制树枝 参数: length - 当前树枝的长度 """ if length < 5: # 递归终止条件：树枝太短则停止，并在末端画花 draw_flower() return # 动态设置画笔粗细和颜色 pen.pensize(length / 10) if length > 30: pen.pencolor(COLOR_BRANCH) # 粗枝干为棕色 else: pen.pencolor(COLOR_PETAL) # 细枝梢带粉色 # 绘制当前树干 pen.forward(length) # 随机生成右侧分支角度 (15-45度) angle_r = random.randint(15, 45) pen.right(angle_r) draw_branch(length * 0.7) # 递归绘制右枝，长度缩减为0.7 # 随机生成左侧分支角度 (15-45度) angle_l = random.randint(15, 45) pen.left(angle_r + angle_l) # 左转 (右角+左角) 回到左侧方向 draw_branch(length * 0.7) # 递归绘制左枝 # 恢复状态：退回原点并恢复角度 pen.right(angle_l) pen.backward(length) def draw_flower(): """ 在树枝末端绘制樱花花朵 """ pen.dot(10, COLOR_PETAL) # 使用点来模拟花朵簇 def falling_petals(): """ 模拟花瓣飘落动画 """ petals = [] # 创建50个花瓣对象 for _ in range(50): p = t.Turtle() p.penup() p.shape("circle") p.shapesize(0.5) p.color(COLOR_PETAL) p.goto(random.randint(-400, 400), random.randint(-300, 300)) petals.append(p) # 动画循环 while True: for p in petals: x, y = p.pos() # 简单的物理模拟：下落 + 随风微动 p.sety(y - 1) p.setx(x + random.uniform(-0.5, 0.5)) # 如果落出屏幕底部，重置到顶部 if y < -300: p.goto(random.randint(-400, 400), 300) t.update() # 刷新屏幕 # ================= 执行流程 ================= try: # 1. 绘制静态樱花树 draw_branch(80) # 初始树干长度80 # 2. 开启动态花瓣飘落 # 注意：这会进入一个无限循环，需关闭窗口停止 screen.tracer(0) # 关闭自动追踪以获得流畅动画 falling_petals() except turtle.Terminator: print("绘图窗口已关闭") ``` ### 实现原理解析 1. **分形与递归（Fractal & Recursion）** 代码的核心在于 `draw_branch` 函数。它采用了深度优先的递归策略。 - **基准情况**：当树枝长度 `length` 小于 5 时，停止递归并调用 `draw_flower` 绘制花朵。 - **递归步骤**：每次调用都会向前绘制一段距离，然后随机生成左右两个分支角度，分别以原长度的 0.7 倍进行递归调用。 - **状态回溯**：在绘制完左右分支后，画笔必须通过 `backward(length)` 和角度回调回到分叉点，确保下一次递归或绘制操作基于正确的坐标系。 2. **随机性与自然感** 为了模拟真实树木的不规则美，代码引入了 `random` 模块： - **角度随机**：`random.randint(15, 45)` 使得每次生成的树枝分叉角度都不尽相同。 - **飘落动画**：在 `falling_petals` 中，利用 `random.uniform(-0.5, 0.5)` 模拟风对花瓣水平方向的扰动，使下落轨迹呈现自然的“之”字形。 3. **视觉优化** - **颜色渐变**：通过判断 `length > 30`，实现了树干（棕色）到树梢（粉色）的颜色过渡，增强了视觉层次。 - **画笔粗细**：`pen.pensize(length / 10)` 使得树枝随着分叉越来越细，符合植物生长的物理特征。 ### 常见问题排查 - **窗口无响应**：`falling_petals` 函数包含一个 `while True` 死循环。这是为了维持动画，但会阻塞程序后续代码。如果需要执行后续代码，应移除该循环或使用 `screen.ontimer` 进行定时刷新。 - **绘图速度过慢**：确保设置了 `pen.speed(0)`。对于动画部分，使用了 `screen.tracer(0)` 配合 `t.update()` 来手动控制屏幕刷新，这比默认的逐帧绘制要流畅得多。 - **树枝形态单一**：尝试调整 `draw_branch` 中的 `length * 0.7` 系数。系数越小，树枝越短且密集；系数越大，树枝越舒展。 ### 技能扩展建议 - **交互功能**：可以绑定鼠标点击事件 `screen.onclick(x, y)`，在点击位置生成新的樱花树。 - **季节变换**：通过修改 `COLOR_PETAL` 和背景色，可以轻松实现“春樱”、“秋枫”或“冬梅”的切换。 - **复杂花瓣**：目前的 `draw_flower` 使用简单的点。可以升级为使用 `begin_fill()` 和 `circle()` 绘制具体的五瓣花形状。


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