Zeichnen mit Klarsatz

Acht Lektionen. Am Ende hast du ein Bild gemalt, das sich bewegt.

Dieser Kurs ist der zweite Teil. Er setzt voraus, dass du das Tutorial kennst — also Variablen, Schleifen, Bedingungen und eigene Aufgaben. Wenn du damit schon umgehen kannst, bist du hier richtig, denn Zeichnen ist nichts Neues: Es sind dieselben Schleifen, nur sieht man sie diesmal.

Wo gemalt wird. In der Spielwiese erscheint neben der Ausgabe eine Leinwand, sobald ein Programm den ersten Strich zieht. Auf dem eigenen Rechner schreibt python3 -m klarsatz --bild bild.svg meins.klar das Ergebnis in eine Bilddatei.

Wo tippe ich das ein? In der Spielwiese — das ist der Editor mit dem grünen Ausführen-Knopf. Du kommst auf zwei Wegen hin:

Über jedem Beispiel steht „Im Spielplatz öffnen“. Ein Klick, und das Programm steht dort schon im Editor — du kannst es sofort ändern und laufen lassen. Für die Aufgaben („Deine Aufgabe: …“) brauchst du ein leeres Blatt. Dort tippst du selbst.

Am besten lässt du die Spielwiese in einem zweiten Fenster offen, neben diesem Kurs.

Auch hier gilt: vorhersagen → ausprobieren → verändern. Zeichne auf Papier, was du erwartest, bevor du auf Ausführen drückst. Bei Grafik lohnt sich das doppelt — man sieht sofort, ob man richtig lag.

Jede Zeichnung in diesem Kurs wird nachgerechnet: Anzahl der Striche, Farben, und ob die Figur geschlossen ist. Was hier steht, entsteht auch wirklich.

Lektion 1 — Der Stift

Das Problem: Auf der Leinwand soll eine Linie erscheinen.

Stell dir einen Stift vor. Er steht in der Mitte der Fläche und schaut nach oben. Wenn du ihn losschickst, zieht er eine Linie hinter sich her.

Gehe 100 Schritte vor.

striche: 1

Ein Strich, 100 Schritte lang, nach oben. Jetzt drehen wir ihn:

Vorhersagen. Zeichne auf Papier, was hier entsteht — erst dann ausführen.

Gehe 100 Schritte vor.
Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
Gehe 100 Schritte vor.

striche: 2
geschlossen: nein

Ein Winkel. Der Stift merkt sich zwei Dinge: wo er steht und wohin er schaut. Gehe ändert das eine, Drehe das andere.

Verändern. Jedes Mal erst vorhersagen:

• Drehe dich um 90 Grad nach links. statt nach rechts
• Gehe 100 Schritte zurück. statt vor
• eine dritte und vierte Zeile anhängen — was fehlt dann noch zum Quadrat?

Mit Gehe zur Mitte. schickst du den Stift zurück an den Anfang, und er schaut wieder nach oben. Dieser Rückweg malt nicht mit — er zählt nicht als Strich:

Gehe 80 Schritte vor.
Gehe zur Mitte.
Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
Gehe 80 Schritte vor.

striche: 2

Zwei Striche, nicht drei. Deshalb eignet sich Gehe zur Mitte gut, um zwischen zwei Figuren umzusetzen.

Deine Aufgabe: Zeichne ein Kreuz aus vier Strichen, die alle in der Mitte beginnen.

Lektion 2 — Ecken zählen

Das Problem: Ein Quadrat braucht vier Mal dasselbe: geradeaus, abbiegen. Viermal hinschreiben geht — aber bei einem Zwanzigeck?

Du kennst die Lösung schon aus dem Tutorial:

Wiederhole 4 Mal:
    Gehe 100 Schritte vor.
    Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
Ende.

striche: 4
geschlossen: ja

Die Figur ist geschlossen — der Stift landet genau dort, wo er losgelaufen ist. Das ist kein Zufall: Vier Mal 90 Grad sind 360 Grad, eine volle Drehung.

Vorhersagen. Was passiert bei 3 Mal und 120 Grad?

Wiederhole 3 Mal:
    Gehe 120 Schritte vor.
    Drehe dich um 120 Grad nach rechts.
Ende.

striche: 3
geschlossen: ja

Ein Dreieck. Und jetzt die Regel, die dahintersteckt:

360 geteilt durch die Anzahl der Ecken. Bei 4 Ecken sind es 90 Grad, bei 3 Ecken 120, bei 6 Ecken 60, bei 36 Ecken 10 Grad.

Das lässt sich direkt hinschreiben, statt es jedes Mal im Kopf auszurechnen:

Merke 6 als Ecken.
Wiederhole Ecken Mal:
    Gehe 60 Schritte vor.
    Drehe dich um 360 geteilt durch Ecken Grad nach rechts.
Ende.

striche: 6
geschlossen: ja

Verändern. Setz Ecken auf 3, 5, 8, 12 — und schließlich auf 36. Was siehst du bei 36?

<details><summary>Antwort</summary>

Einen Kreis. Ein Kreis ist ein Vieleck mit sehr vielen, sehr kurzen Seiten — genau so zeichnet ihn jedes Grafikprogramm. Bei 36 Ecken sieht das Auge die Ecken schon nicht mehr.

</details>

Deine Aufgabe: Zeichne ein Achteck. Ändere dann nur die Schrittzahl, damit es halb so groß wird.

Lektion 3 — Farbe und Strich

Das Problem: Alles ist bisher gleich dünn und gleich hell. Ein Bild braucht Unterschiede.

Nimm die Farbe "gold".
Nimm die Strichstärke 4.
Wiederhole 4 Mal:
    Gehe 90 Schritte vor.
    Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
Ende.

striche: 4
farben: gold
geschlossen: ja

Beides gilt ab jetzt, bis du es wieder änderst — wie wenn man zu einem anderen Stift greift. Es gibt dreizehn Farben:

rot · blau · grün · gelb · gold · orange · lila · rosa · türkis · braun · grau · schwarz · weiß

Und weil die Farbe mitten in der Schleife gewechselt werden darf, wird daraus ein Stern in vier Farben:

Nimm die Strichstärke 3.
Nimm die Farbe "rot".
Gehe 70 Schritte vor.
Gehe zur Mitte.
Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
Nimm die Farbe "blau".
Gehe 70 Schritte vor.
Gehe zur Mitte.
Drehe dich um 180 Grad nach rechts.
Nimm die Farbe "grün".
Gehe 70 Schritte vor.
Gehe zur Mitte.
Drehe dich um 270 Grad nach rechts.
Nimm die Farbe "türkis".
Gehe 70 Schritte vor.

striche: 4
farben: rot, blau, grün, türkis

Vier Striche in vier Farben — die Rückwege zur Mitte sind unsichtbar, wie in Lektion 1.

Deine Aufgabe: Zeichne drei ineinanderliegende Quadrate in drei Farben, jedes 20 Schritte größer als das vorige.

Lektion 4 — Den Stift heben

Das Problem: Zur Mitte kommst du unsichtbar zurück. Aber was, wenn du woandershin willst — zum Beispiel ein Stück zur Seite, um die nächste Figur danebenzusetzen? Dann malt jeder Schritt mit.

Dafür gibt es Hebe den Stift. und Senke den Stift. — dazwischen bewegst du dich spurlos.

Vorhersagen. Wie viele Striche entstehen hier?

Nimm die Farbe "gold".
Gehe 40 Schritte vor.
Hebe den Stift.
Gehe 30 Schritte vor.
Senke den Stift.
Gehe 40 Schritte vor.

striche: 2
farben: gold

Zwei Striche mit einer Lücke dazwischen — obwohl der Stift die ganze Zeit geradeaus gelaufen ist. Die mittleren 30 Schritte hat er zurückgelegt, ohne zu malen. Ohne Hebe den Stift. wäre daraus ein Strich von 110 Schritten geworden.

Damit lassen sich Figuren nebeneinander setzen:

Nimm die Farbe "türkis".
Wiederhole 3 Mal:
    Wiederhole 4 Mal:
        Gehe 40 Schritte vor.
        Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
    Ende.
    Hebe den Stift.
    Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
    Gehe 60 Schritte vor.
    Drehe dich um 90 Grad nach links.
    Senke den Stift.
Ende.

striche: 12
farben: türkis

Drei Quadrate, zwölf Striche — die Wege dazwischen sind unsichtbar.

Deine Aufgabe: Zeichne eine gestrichelte Linie: zehn kurze Striche mit Lücken dazwischen.

Lektion 5 — Schleife in der Schleife

Das Problem: Aus einer Figur soll ein Muster werden.

Der Trick ist einfach: Zeichne eine Figur, dreh dich ein Stück, zeichne sie wieder. Die äußere Schleife dreht, die innere zeichnet.

Vorhersagen. Zwölf Quadrate, jedes um 30 Grad gedreht — wie viele Striche werden das?

Nimm die Farbe "lila".
Wiederhole 12 Mal:
    Wiederhole 4 Mal:
        Gehe 70 Schritte vor.
        Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
    Ende.
    Drehe dich um 30 Grad nach rechts.
Ende.

striche: 48
farben: lila

Zwölf mal vier. Aus zwei Schleifen und sechs Zeilen entsteht eine Rosette.

Und wenn die Figur bei jedem Durchlauf ein bisschen größer wird, entsteht eine Spirale:

Nimm die Farbe "gold".
Zähle von 1 bis 60 mit i:
    Gehe i mal 3 Schritte vor.
    Drehe dich um 91 Grad nach rechts.
Ende.

striche: 60
farben: gold

Verändern. Hier steckt der ganze Reiz im Ausprobieren:

• 91 Grad → 90 Grad. Warum wird aus der Spirale ein Quadrat?
• 91 → 89, 120, 144
• i mal 3 → i mal 1

Deine Aufgabe: Bau aus der Rosette ein Muster aus Dreiecken statt Quadraten.

Lektion 6 — Der Zufall malt mit

Das Problem: Alles ist bisher exakt geplant. Manchmal will man, dass es das nicht ist.

Zufallszahl von 1 bis 10 kennst du aus dem Tutorial. Beim Zeichnen wird daraus ein Werkzeug:

Nimm die Strichstärke 2.
Erstelle eine Liste namens Palette mit "rot" und "gold" und "türkis" und "lila".
Wiederhole 20 Mal:
    Nimm die Farbe ein zufälliges Element von Palette.
    Gehe Zufallszahl von 20 bis 90 Schritte vor.
    Hebe den Stift.
    Gehe zur Mitte.
    Senke den Stift.
    Drehe dich um Zufallszahl von 1 bis 360 Grad nach rechts.
Ende.

striche: 20

Zwanzig Strahlen aus der Mitte, jeder in zufälliger Länge, Richtung und Farbe.

Derselbe Zufall auf Wunsch. In der Spielwiese kommt bei jedem Lauf ein anderes Bild heraus. Auf der Kommandozeile liefert --seed 42 immer dasselbe — praktisch, wenn man ein Bild wiederfinden will, das einem gefallen hat.

Deine Aufgabe: Zeichne einen Sternenhimmel: fünfzig sehr kurze Striche an zufälligen Stellen. (Tipp: hingehen mit gehobenem Stift, einen kurzen Strich malen, zurück zur Mitte.)

Lektion 7 — Eigene Bausteine

Das Problem: Du willst drei Häuser zeichnen. Das Haus besteht aus einem Quadrat und einem Dreieck — und du willst es nicht dreimal hinschreiben.

Aufgaben kennst du aus dem Tutorial. Beim Zeichnen zahlen sie sich besonders aus, weil eine Figur damit einen Namen bekommt:

Definiere Aufgabe Quadrat von Seite:
    Wiederhole 4 Mal:
        Gehe Seite Schritte vor.
        Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
    Ende.
Ende.

Nimm die Farbe "türkis".
Führe Quadrat mit 40 aus.
Führe Quadrat mit 70 aus.
Führe Quadrat mit 100 aus.

striche: 12
farben: türkis
geschlossen: ja

Ein Baustein, drei Größen. Jetzt das Haus:

Definiere Aufgabe Haus von Breite:
    Anmerkung: erst die Wände …
    Wiederhole 4 Mal:
        Gehe Breite Schritte vor.
        Drehe dich um 90 Grad nach rechts.
    Ende.
    Anmerkung: … dann hinauf zur Dachkante und das Dach als Dreieck
    Hebe den Stift.
    Gehe Breite Schritte vor.
    Senke den Stift.
    Drehe dich um 30 Grad nach links.
    Wiederhole 3 Mal:
        Gehe Breite Schritte vor.
        Drehe dich um 120 Grad nach rechts.
    Ende.
Ende.

Nimm die Farbe "braun".
Nimm die Strichstärke 3.
Führe Haus mit 80 aus.

striche: 7
farben: braun

Sieben Striche: vier Wände, drei Dachkanten.

Verändern. Schreib eine Aufgabe Vieleck von Ecken und Seite, die jedes Vieleck aus Lektion 2 zeichnen kann. Dann bau daraus eine Reihe: Dreieck, Viereck, Fünfeck, Sechseck nebeneinander.

Deine Aufgabe: Erweitere Haus um ein Fenster. Die Aufgabe soll danach immer noch mit einer einzigen Zeile aufrufbar sein.

Lektion 8 — Bewegung

Das Problem: Bis jetzt entsteht ein Bild und bleibt stehen. Jetzt soll es sich bewegen.

Dafür brauchst du zwei neue Sätze:

• Lösche die Zeichnung. räumt die Fläche leer — der Stift bleibt, wo er ist.
• Warte 1 Sekunde. hält an, ohne als Rechenzeit zu zählen.

Und damit ist eine Bewegung immer dasselbe Muster: löschen → zeichnen → warten.

Nimm die Farbe "gold".
Zähle von 3 bis 10 mit Ecken:
    Lösche die Zeichnung.
    Gehe zur Mitte.
    Wiederhole Ecken Mal:
        Gehe 50 Schritte vor.
        Drehe dich um 360 geteilt durch Ecken Grad nach rechts.
    Ende.
    Warte 1 Sekunde.
Ende.

Das Vieleck wächst vor deinen Augen von drei auf zehn Ecken. Auf der Leinwand siehst du immer nur das aktuelle, weil jeder Durchlauf mit Lösche die Zeichnung. beginnt.

Wenn du genau hinsiehst, stört dabei aber etwas: Das Bild zappelt. Die Fläche sucht sich ihren Ausschnitt nämlich selbst und passt ihn an das an, was gerade gezeichnet ist — und das ändert sich ja in jedem Durchlauf. Ein Satz stellt das ab:

• Nimm die Leinwand 400 mal 400. legt die Fläche fest. Die Mitte ist (0, 0), links ist −200, rechts 200, und das bleibt so, egal was gezeichnet wird.

Und weil ein bewegtes Bild gern dazusagt, was es gerade zeigt, gibt es noch einen Satz:

• Beschrifte "Text". schreibt an die Stelle, an der der Stift steht — in seiner Farbe. Mehrere Teile darfst du mit und verbinden, genau wie bei Zeige. mit 20 macht die Schrift größer.

Nimm die Leinwand 400 mal 400.
Nimm die Farbe "gold".
Zähle von 3 bis 10 mit Ecken:
    Lösche die Zeichnung.
    Gehe zur Mitte.
    Wiederhole Ecken Mal:
        Gehe 50 Schritte vor.
        Drehe dich um 360 geteilt durch Ecken Grad nach rechts.
    Ende.

    Hebe den Stift.
    Gehe zur Mitte.
    Gehe 120 Schritte zurück.
    Beschrifte Ecken und " Ecken" mit 18.

    Warte 1 Sekunde.
Ende.

Jetzt steht das Vieleck still und wächst nur noch nach außen — und darunter steht, was man sieht.

Warum das überhaupt geht. Die Spielwiese zeigt Ausgaben und Striche in dem Moment, in dem sie entstehen — ein Programm muss nicht fertig sein, um etwas zu zeigen. Genau deshalb darf eine Anzeige auch endlos laufen.

Für eine Anzeige, die nie aufhört, gibt es eine Kurzform. Sie lässt das ganze Programm im Takt von vorne beginnen:

Merke die aktuelle Sekunde als Sekunde.
Nimm die Farbe "türkis".
Nimm die Strichstärke 4.
Gehe zur Mitte.
Drehe dich um Sekunde mal 6 Grad nach rechts.
Gehe 90 Schritte vor.
Wiederhole dieses Programm jede Sekunde.

striche: 1
farben: türkis

Das ist ein Sekundenzeiger: 360 Grad geteilt durch 60 Sekunden sind 6 Grad pro Sekunde. In der Spielwiese wird aus dem Knopf Ausführen dabei ein Anhalten.

Deine Aufgabe: Bau daraus eine ganze Uhr — mit Stunden-, Minuten- und Sekundenzeiger in verschiedenen Längen und Farben. die aktuelle Stunde und die aktuelle Minute gibt es auch. Wenn du nicht weiterkommst: In der Spielwiese liegt sie als Beispiel Uhr bereit.

Und jetzt?

Du kannst alles, was zum Zeichnen gehört. Was jetzt noch kommt, sind Ideen, keine neuen Befehle:

• Baum — eine Aufgabe, die sich selbst aufruft und dabei kleiner wird. Rekursion, gezeichnet.
• Wellen — Sinus und Kosinus ergeben Schwingungen in zwei Farben.
• Grafikadventure — Räume, Türen und ein Strichmännchen, gezeichnet aus Bedingungen.

Alle drei liegen in der Spielwiese zum Hineinladen und Zerlegen. Nimm dir eines vor, ändere eine Zahl und schau, was passiert — genau so hat dieser Kurs angefangen.

Und wenn dich einmal ein größeres Programm reizt: Im Spielplatz liegen zwei, die alles zusammenbringen, was hier vorkam — 21 Spiel des Lebens (ein Gitter, das sich selbst überlässt) und 22 Routenplaner (eine Karte mit beschrifteten Orten und der kürzesten Strecke darin).

Die vollständige Liste aller Zeichenbefehle steht im Kapitel Zeichnen.