1. 绘图的基本概念
在 Python 中，我们将使用以下方法和模块完成绘制任务：
matplotlib.patches 模块：
- 提供了绘制基本几何图形的功能，例如圆形、椭圆形、多边形等。
- 通过 Circle、Ellipse、Polygon 等来构建复杂的卡通形象。
matplotlib.pyplot 模块：
- 提供了绘图区域（Figure）和坐标轴（Axes）。
- 帮助我们将图形添加到画布上，并进行整体调整。
2. 准备工作
首先，你需要安装Matplotlib库。如果还没有安装，可以通过以下命令进行安装：
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pip install matplotlib |
我们还需要用到NumPy库来生成平滑的蛇形曲线。它可以帮助我们更好地控制蛇的身体形态。
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pip install numpy |
3. 实现代码解析
3.1 设置绘图画布
我们首先创建绘图画布，并设置招财猫的坐标系范围。注意：需要关闭坐标轴，以便突出卡通形象。
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import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.patches import Circle, Ellipse, Polygon, FancyBboxPatch, Arc
# 创建画布 fig, ax = plt.subplots(figsize=(6, 8)) ax.set_xlim(-10, 10) ax.set_ylim(-12, 12) ax.axis('off') # 隐藏坐标轴 |
3.2 绘制数字“2025”
这幅艺术图的中心元素是数字“2025”，代表着未来的年份。我们使用FancyBboxPatch来绘制这些数字，利用边框和圆角使其看起来更有趣。每个数字被放置在不同的位置，确保它们之间有足够的间隔。代码如下：
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# 绘制数字块 def draw_number_block(x, y, number, color="red", edge_color="black"): block = FancyBboxPatch((x, y), 3, 5, boxstyle="round,pad=0.2", color=color, edgecolor=edge_color, linewidth=2) ax.add_patch(block) ax.text(x + 1.5, y + 2.5, number, color="black", fontsize=30, ha="center", va="center", fontweight="bold")
# 绘制数字“2025” draw_number_block(-9, -6, "2") draw_number_block(-5, -6, "0") draw_number_block(-1, -6, "2") draw_number_block(3, -6, "5") |
通过FancyBboxPatch，我们为数字设置了圆角矩形的背景，并用ax.text方法在每个矩形中心绘制数字，使用黑色字体来增加对比度。
3.3 绘制蛇形图案
接下来，我们绘制蛇的身体，利用平滑的样条曲线模拟蛇的形状。使用np.sin和np.cos函数生成蛇的轨迹，并通过指数衰减让蛇身逐渐变小，增加层次感。
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# 绘制小蛇身体（用平滑的样条曲线模拟） t = np.linspace(0, 2 * np.pi, 500) x_snake = 5 * np.sin(t) * np.exp(-0.05 * t) # 小蛇身体的横向分布 y_snake = 3 * np.cos(t) * np.exp(-0.05 * t) + 3 # 小蛇身体的纵向分布 ax.plot(x_snake, y_snake, color="yellow", linewidth=12, zorder=2) # 黄色曲线表示蛇的身体 |
蛇的身体用黄色线条表示，通过ax.plot绘制曲线。蛇的头部在蛇形曲线的起点上，我们通过一个圆形表示蛇头，并为蛇头添加一些装饰。
3.4 蛇头装饰与表情
为了让蛇看起来更加生动，我们为蛇头添加了眼睛、腮红、花朵、嘴巴和舌头等细节。眼睛是两个小黑圆形，而腮红则是两个淡粉色的圆形，增加了可爱的感觉。嘴巴用一个“v”字形表示，而舌头则是通过多边形来完成的。
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# 蛇头装饰 head_x, head_y = x_snake[0], y_snake[0] head = Circle((head_x, head_y), radius=1.5, color="yellow", ec="black", lw=2, zorder=3) ax.add_patch(head)
# 眼睛 ax.add_patch(Circle((head_x - 0.5, head_y + 0.5), radius=0.2, color="black", zorder=4)) # 左眼 ax.add_patch(Circle((head_x + 0.5, head_y + 0.5), radius=0.2, color="black", zorder=4)) # 右眼 |
除此之外，我们还为蛇的头部添加了几朵粉色的小花，通过绘制多个小圆形来实现。
3.5 背景装饰与文字
为了增强艺术效果，我们在图的背景加入了星星和花瓣装饰。我们使用draw_star函数绘制了几颗星星，分布在画布的不同位置。
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# 背景装饰（星星和花瓣） def draw_star(x, y, size=0.5, color="gold"): for angle in range(0, 360, 144): star_x = x + size * np.cos(np.radians(angle)) star_y = y + size * np.sin(np.radians(angle)) ax.plot([x, star_x], [y, star_y], color=color, lw=2)
draw_star(2, 5, size=1) draw_star(-6, 3, size=1) draw_star(6, 0, size=1) |
此外，我们还在左右两侧添加了“蛇年有福”和“平安喜乐”两段文字，利用ax.text函数为文字加上背景框，增强可读性。
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# 绘制左边的文字 "蛇年有福" x_text_left, y_text_left = -7, 6 # 左侧文字位置 for i, char in enumerate("蛇年有福"): ax.text(x_text_left, y_text_left - i * 2, char, fontsize=25, color="yellow", ha="center", va="center", fontweight="bold", bbox=dict(boxstyle="round", facecolor="red", edgecolor="black", pad=0.5), fontname="SimHei") # 指定字体为SimHei（黑体） |
文字的颜色为黄色，背景色是红色，字体使用了“SimHei”（黑体），并为文字添加了圆角矩形背景框，增强视觉效果。
3.6 展示最终图像
通过plt.show()方法，我们展示了最终绘制的艺术图。这幅图不仅仅是一个简单的图形，它结合了数字、蛇形、花朵和装饰文字，传达出祝福与喜庆的氛围。
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# 显示图像 plt.show() |
4. 完整代码
将所有部分整合在一起：
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import matplotlib.pyplot as plt from matplotlib.patches import Ellipse, Circle, Polygon, FancyBboxPatch import numpy as np
def draw_snake_art_optimized_v4(): # 设置画布 fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 10)) ax.set_xlim(-10, 10) ax.set_ylim(-10, 10) ax.axis('off') ax.set_facecolor('white') # 背景色
# 绘制“2025”数字块 def draw_number_block(x, y, number, color="red", edge_color="black"): block = FancyBboxPatch((x, y), 3, 5, boxstyle="round,pad=0.2", color=color, edgecolor=edge_color, linewidth=2) ax.add_patch(block) ax.text(x + 1.5, y + 2.5, number, color="black", fontsize=30, ha="center", va="center", fontweight="bold")
# 绘制数字 draw_number_block(-9, -6, "2") draw_number_block(-5, -6, "0") draw_number_block(-1, -6, "2") draw_number_block(3, -6, "5")
# 绘制小蛇身体（用平滑的样条曲线模拟） t = np.linspace(0, 2 * np.pi, 500) x_snake = 5 * np.sin(t) * np.exp(-0.05 * t) # 小蛇身体的横向分布 y_snake = 3 * np.cos(t) * np.exp(-0.05 * t) + 3 # 小蛇身体的纵向分布 ax.plot(x_snake, y_snake, color="yellow", linewidth=12, zorder=2) # 黄色曲线表示蛇的身体
# 蛇头 head_x, head_y = x_snake[0], y_snake[0] head = Circle((head_x, head_y), radius=1.5, color="yellow", ec="black", lw=2, zorder=3) ax.add_patch(head)
# 蛇头装饰（花朵） def draw_flower(x, y, size=0.3, color="pink"): for angle in range(0, 360, 72): petal_x = x + size * np.cos(np.radians(angle)) petal_y = y + size * np.sin(np.radians(angle)) petal = Circle((petal_x, petal_y), radius=size * 0.6, color=color, ec="black", lw=1) ax.add_patch(petal) center = Circle((x, y), radius=size * 0.5, color="red", zorder=4) ax.add_patch(center)
draw_flower(head_x + 0.5, head_y + 1) draw_flower(head_x - 0.8, head_y + 0.8) draw_flower(head_x, head_y - 1.5)
# 蛇的表情细节 # 眼睛 ax.add_patch(Circle((head_x - 0.5, head_y + 0.5), radius=0.2, color="black", zorder=4)) # 左眼 ax.add_patch(Circle((head_x + 0.5, head_y + 0.5), radius=0.2, color="black", zorder=4)) # 右眼 ax.add_patch(Circle((head_x - 0.5, head_y + 0.5), radius=0.1, color="white", zorder=5)) # 左眼高光 ax.add_patch(Circle((head_x + 0.5, head_y + 0.5), radius=0.1, color="white", zorder=5)) # 右眼高光
# 腮红 ax.add_patch(Circle((head_x - 1, head_y - 0.5), radius=0.3, color="pink", alpha=0.7, zorder=3)) # 左腮红 ax.add_patch(Circle((head_x + 1, head_y - 0.5), radius=0.3, color="pink", alpha=0.7, zorder=3)) # 右腮红
# 嘴巴和舌头 ax.text(head_x, head_y - 0.7, "v", fontsize=30, color="black", ha="center", zorder=4) # 嘴巴 tongue = Polygon([[head_x, head_y - 1.3], [head_x + 0.3, head_y - 1.8], [head_x - 0.3, head_y - 1.8]], closed=True, color="red", zorder=4) ax.add_patch(tongue)
# 背景装饰（星星和花瓣） def draw_star(x, y, size=0.5, color="gold"): for angle in range(0, 360, 144): star_x = x + size * np.cos(np.radians(angle)) star_y = y + size * np.sin(np.radians(angle)) ax.plot([x, star_x], [y, star_y], color=color, lw=2)
draw_star(2, 5, size=1) draw_star(-6, 3, size=1) draw_star(6, 0, size=1)
# 绘制左边的文字 "蛇年有福" x_text_left, y_text_left = -7, 6 # 左侧文字位置 for i, char in enumerate("蛇年有福"): ax.text(x_text_left, y_text_left - i * 2, char, fontsize=25, color="yellow", ha="center", va="center", fontweight="bold", bbox=dict(boxstyle="round", facecolor="red", edgecolor="black", pad=0.5), fontname="SimHei") # 指定字体为SimHei（黑体）
# 绘制右边的文字 "平安喜乐" x_text_right, y_text_right = 7, 6 # 右侧文字位置 for i, char in enumerate("平安喜乐"): ax.text(x_text_right, y_text_right - i * 2, char, fontsize=25, color="yellow", ha="center", va="center", fontweight="bold", bbox=dict(boxstyle="round", facecolor="red", edgecolor="black", pad=0.5), fontname="SimHei") # 指定字体为SimHei（黑体）
# 显示图像 plt.show()
# 调用绘制函数 draw_snake_art_optimized_v4() |
最终效果
运行本文的代码后，我们将获得如下所示的可爱蛇年祝福图片：
5. 总结
通过这篇博客文章，我们利用Matplotlib和NumPy绘制了一幅结合数字和蛇形图案的艺术图，图中融入了丰富的细节，如花朵、眼睛、腮红、舌头等，营造出了一种既有趣又富有寓意的效果。无论是用于贺卡、海报，还是仅仅作为创意表达，这幅图都非常合适。
Matplotlib不仅仅是一个绘图库，它也能帮助我们实现各种富有创意的设计。在Python中，通过编程创造艺术作品，既是对技术的挑战，也是对创意的发扬。
