增加 Python 乌龟每秒执行的步数？答案

【问题标题】：Increase the number of steps Python turtle performs each second?增加 Python 乌龟每秒执行的步数？
【发布时间】：2019-08-26 06:32:17
【问题描述】：

我的班级最近一直在学习 Python 的 Turtle 模块（我收集它使用 tkinter），我想知道是否有办法调整 tkinter/turtle 执行其代码的速率，因为它似乎没有（来自我有限的理解）受到计算机计算能力的限制。我这么说是因为在任务管理器中（如果这会影响任何东西，我在 Windows 上），python shell 只使用 CPU 限制的一小部分（~2%），GPU、RAM、磁盘等也是如此。此外，增加它的操作优先级既不会影响我的 CPU 的使用量，也不会提高它执行代码的速度。

请注意，我指的不是 Turtle 执行由 turtle.speed() 确定的每个动作的速度，我已经将其设置为“0”，因此它实际上是瞬时的，我的问题在于什么似乎是每个步骤之间花费的时间，似乎限制为每秒 80 个动作（稍后会详细介绍）。

例如，在给定一定精度的情况下，以下代码绘制了抛物线的近似值。精度越高，近似值越好，但绘制所需的时间越长，因为它需要更多、更小的步骤。

precision=0.1
t.penup()
t.goto(-250,150)
t.pendown()

for n in range(800*precision):
    t.setheading(math.degrees(math.atan(0.02*n-8)))
    t.fd(1)

实际上，对于接近或高于 1 的精度，它所花费的时间比我想要的要长得多，而且总的来说，在 Tkinter 中绘制精细曲线太慢了，所以我想知道是否有办法调整这个速度。

在尝试研究解决方案时，我遇到的部分困难是我根本不知道相关术语是什么，因此我尝试使用模糊相关的术语，包括一些基于硬件的类似物以及其他各种有点类似，例如：时钟速度刷新率帧率滴答速度（Minecraft ftw？）步进率执行率每秒动作每秒步数

但无济于事，尝试在 Google 中描述问题也失败了。

此外，我根本不明白导致它如此缓慢的根本瓶颈是什么（或者即使只有一个瓶颈），这使得问题难以解决。

我注意到，如果海龟的命令需要花费大量时间来计算（例如，通过强制它进行大量荒谬的计算来计算出一个简单的值），那么它确实需要更长的时间来执行每一步，暗示可能只是硬件限制。然而，当使用 python timeit 装饰器来计时执行时，它似乎总是每秒为任何函数精确执行一些动作，无论单个动作的复杂性如何，直到某一点，复杂性开始减慢它下。所以就好像它可能发生的速度有一些限制。此外，这个特定的限制似乎偶尔会发生变化，这表明计算机的状态确实会在一定程度上对其产生影响。

另外，以防万一，这是我使用的 timeit 设置：

import timeit

mysetup="""
import math
import turtle as t

def DefaultDerivative(x):
    return 2*x-x

def GeneralEquation(precision=1,XShift=0,YShift=0,Derivative=DefaultDerivative):
    t.penup()
    t.goto(XShift,YShift)
    t.pendown()

    for n in range(0,int(800*precision)):
        t.setheading((math.degrees(math.atan(Derivative(((0.01*n)-(4*precision))/precision)))))
        t.fd(1/precision)

def equation1(x):
    return (2*(x**2))+(2*x)

def equation2(x):
    return x**2

def equation3(x):
    return math.cos(x)

def equation4(x):
        return 2*x

t.speed(0)
"""

mycode="""
GeneralEquation(5,-350,300,equation4)
"""

print("time: "+str(timeit.timeit(setup=mysetup,stmt=mycode,number=10)))

无论如何，这是我的第一个问题，所以我希望我能很好地解释自己。谢谢。

【问题讨论】：

标签： python turtle-graphics

【解决方案1】：

这对您的目的是否足够快：

import timeit

mysetup = """
import turtle
from math import atan, cos

def DefaultDerivative(x):
    return 2 * x - x

def GeneralEquation(precision=1, XShift=0, YShift=0, Derivative=DefaultDerivative):
    turtle.radians()

    turtle.tracer(False)

    turtle.penup()
    turtle.goto(XShift, YShift)
    turtle.pendown()

    for n in range(0, int(800 * precision)):
        turtle.setheading(atan(Derivative((0.01 * n - 4 * precision) / precision)))
        turtle.forward(1 / precision)

    turtle.tracer(True)

def equation1(x):
    return 2 * x ** 2 + 2 * x

def equation2(x):
    return x ** 2

def equation3(x):
    return cos(x)

def equation4(x):
    return 2 * x
"""

mycode = """
GeneralEquation(5, -350, 300, equation4)
"""

print("time: " + str(timeit.timeit(setup=mysetup, stmt=mycode, number=10)))

基本上，我已经关闭了海龟的动画尝试。我还输入了一个命令让海龟以弧度进行思考，这样您就不需要一遍又一遍地调用degrees() 函数。如果你想看一些动画，你可以将参数调整为tracer()，例如。 turtle.tracer(20).

【讨论】：