「プログラムでシダを描画する」をPythonで描画する

「プログラムでシダを描画する」シリーズに便乗して、Pythonでも書いてみました。

• プログラムでシダを描画する - 強火で進め
• 「プログラムでシダを描画する」をDartで描画する - Qiita
• 「プログラムでシダを描画する」をGoで描画する - Qiita
• Clojure - プログラムでシダを描画する - Qiita

出力結果

ソースコード

再帰呼び出し版

• オリジナルと類似の再帰呼び出し版です。
• 関数定義には lambda を使ってスッキリ書いてみました。
• 画像ライブラリ PIL(Python Imaging Library) または Pillow が必要です。

import random

N = 20
xm = 0
ym = 0.5
h = 0.6

width = 500
height = 500

W1x = lambda x, y: 0.836 * x + 0.044 * y
W1y = lambda x, y: -0.044 * x + 0.836 * y + 0.169
W2x = lambda x, y: -0.141 * x + 0.302 * y
W2y = lambda x, y: 0.302 * x + 0.141 * y + 0.127
W3x = lambda x, y: 0.141 * x - 0.302 * y
W3y = lambda x, y: 0.302 * x + 0.141 * y + 0.169
W4x = lambda x, y: 0
W4y = lambda x, y: 0.175337 * y

def f(im, k, x, y):
    if 0 < k:
        f(im, k - 1, W1x(x, y), W1y(x, y))
        if random.random() < 0.3:
            f(im, k - 1, W2x(x, y), W2y(x, y))
        if random.random() < 0.3:
            f(im, k - 1, W3x(x, y), W3y(x, y))
        if random.random() < 0.3:
            f(im, k - 1, W4x(x, y), W4y(x, y))
    else:
        s = 490
        im.putpixel((int(x * s + width * 0.5), int(height - y * s)), (0, 128, 0))

if __name__ == '__main__':
    from PIL import Image
    im = Image.new("RGB", (width, height), (255, 255, 255))
    f(im, N, 0, 0)
    im.show()

これでは、関数 f() で画像関連の引数を渡したり、関数内部に描画ロジックを書く必要があったりして、ちょっと美しくないので、もう少し Pythonic にしてみました。

再帰呼び出し＋ジェネレータ版

• ジェネレータを使って、再帰呼び出しの結果を yield で返してやるようにしました。
• 描画ロジックは、関数 f() の外へ追い出すことができました。

import random

N = 20
xm = 0
ym = 0.5
h = 0.6

width = 500
height = 500

W1x = lambda x, y: 0.836 * x + 0.044 * y
W1y = lambda x, y: -0.044 * x + 0.836 * y + 0.169
W2x = lambda x, y: -0.141 * x + 0.302 * y
W2y = lambda x, y: 0.302 * x + 0.141 * y + 0.127
W3x = lambda x, y: 0.141 * x - 0.302 * y
W3y = lambda x, y: 0.302 * x + 0.141 * y + 0.169
W4x = lambda x, y: 0
W4y = lambda x, y: 0.175337 * y

def f(k, x, y):
    if 0 < k:
        for p in f(k - 1, W1x(x, y), W1y(x, y)):
            yield p
        if random.random() < 0.3:
            for p in f(k - 1, W2x(x, y), W2y(x, y)):
                yield p
        if random.random() < 0.3:
            for p in f(k - 1, W3x(x, y), W3y(x, y)):
                yield p
        if random.random() < 0.3:
            for p in f(k - 1, W4x(x, y), W4y(x, y)):
                yield p
    else:
        s = 490
        yield x * s + width * 0.5, height - y * s

if __name__ == '__main__':
    from PIL import Image
    im = Image.new("RGB", (width, height), (255, 255, 255))
    for p in f(N, 0, 0):
        im.putpixel((int(p[0]), int(p[1])), (0, 128, 0))
    im.show()

まとめ

• 再帰呼び出し＋ジェネレータの合わせ技
• 描画ロジックと座標計算ロジックを分離
• yield でさらりと書けるジェネレータはお気に入りです。