manim边学边做--直线类

个体小王

直线是最常用的二维结构，也是构造其他二维图形的基础。
manim中针对线性结构提供了很多模块，本篇主要介绍常用的几个直线类的模块。

• Line：通用直线
  
• DashedLine：各种类型的虚线
  
• TangentLine：根据已有的几何体，绘制它的切线
  
• LabeledLine：带有标签的直线
  

其中，DashedLine，TangentLine和LabeledLine都继承自Line。

直线系列的模块也位于manim中的Mobject之下。
1. 主要参数

模块Line的常用参数有：
参数名称类型说明startPoint3D直线的起点endPoint3D直线的终点path_arcfloat直线的弯曲程度Line模块常用的就是start和end参数，path_arc参数是调节直线弯曲度的，用的不多。
模块DashedLine除了包含Line的参数之外，还有两个特有的参数：
参数名称类型说明dash_lengthfloat每小段虚线的长度dashed_ratiofloat虚线的疏密程度模块TangentLine是专门用来绘制切线的，它的参数有：
参数名称类型说明vmobVMobject绘制切线的几何体，一般是圆形alphafloat切线围绕在几何体上的方向，范围从0~1d_alphafloat切线的偏移度，默认是很小的值lengthfloat切线长度这里的alpha参数范围从0~1，代表了围绕vmob一周。
模块LabeledLine可以在直线上加一个便签，这在制作动画时非常有用，可以给线段添加说明信息。
参数名称类型说明labelstr标签中文字，可支持数学公式label_positionfloat标签位置，默认在直线正中间font_sizefloat标签字体大小label_colorColor标签颜色label_framebool是否显示标签背景frame_fill_colorColor标签背景颜色frame_fill_opacityfloat标签背景透明度2. 主要方法

模块Line的常用方法有：
名称说明get_angle直线相对于水平方向的角度get_projection直线外一点在直线上的投影get_slot直线的斜率get_unit_vector直线对应的单位向量get_vector直线对应的向量put_start_and_end_on重新设置直线的起点和终点set_angle重新设置直线的角度set_length重新设置直线的长度set_path_arc重新设置直线的弯曲度set_points_by_ends重新设置直线的起点和终点，类似 put_start_and_end_on通过Line提供的get_*和set_*方法，可以灵活的获取直线的信息，进行计算之后，再改变直线的状态。
这在制作数学动画时非常有用。
模块DashedLine的常用方法有：
名称说明get_start虚线的起点get_end虚线的终点get_first_handle贝塞尔曲线的第一个控制点get_last_handle贝塞尔曲线的最后一个控制点manim中，直线也可以有弯曲度，所以直线都是通过贝塞尔曲线的方式绘制的，
get_first_handle和get_last_handle是为了获取贝塞尔曲线的控制点。
模块TangentLine和LabeledLine没有自己特殊的方法，但是它们继承自Line的方法基本都可以使用。
3. 使用示例

下面通过示例来演示直线类模块的效果。
3.1. 直线样式

直线Line从形状上看比较简单，能够设置的属性也就是长度，弯曲度等等。

1. Line(LEFT * 2, RIGHT * 2)
2. Line(LEFT, RIGHT)
3. Line(
4.     LEFT * 1.5,
5.     ORIGIN,
6.     path_arc=0.5,
7. )
8. Line(
9.     ORIGIN,
10.     RIGHT * 1.5,
11.     path_arc=1.5,
12. )

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3.2. 动态改变直线

通过直线的方法，可以动态的改变直线。

1. l = Line(LEFT * 2, RIGHT * 2)
2. # 改变长度
3. l.set_length(2)
4. # 改变角度
5. l.set_angle(0.785)
6. # 改变弯曲度
7. l.set_path_arc(1)

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3.3. 虚线样式

虚线DashedLine除了上面直线Line的属性之外，还可以设置自己特有的虚线样式。

1. start = LEFT * 2
2. end = RIGHT * 2
4. DashedLine(start, end)
5. DashedLine(
6.     start,
7.     end,
8.     dash_length=0.5,
9. )
10. DashedLine(
11.     start,
12.     end,
13.     dash_length=1,
14.     dashed_ratio=0.8,
15. )
16. DashedLine(
17.     start,
18.     end,
19.     dashed_ratio=0.1,
20. )

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3.4. 切线样式

切线TangentLine本身就是一个普通的直线Line。
它的主要作用是制作动画时不用自己去手工计算，就能方便的绘制一个图形的切线。

1. c = Circle(radius=1).shift(DOWN)
3. TangentLine(c, alpha=0)
4. TangentLine(c, alpha=0.125)
5. TangentLine(c, alpha=0.375)
6. TangentLine(c, alpha=0.75)

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3.5. 直线上的标签

LabeledLine在需要给动画中的某些线加说明的时候非常有用。

1. start = LEFT * 2
2. end = RIGHT * 2
3. txt1 = Text("中文说明")
4. txt2 = Text("标签背景")
6. LabeledLine(
7.     label="y=kx+b",
8.     font_size=25,
9.     start=start,
10.     end=end,
11. )
12. LabeledLine(
13.     label=txt1,
14.     start=start,
15.     end=end,
16. )
17. LabeledLine(
18.     label="z=\sqrt{x^2+y^2}",
19.     font_size=25,
20.     start=start,
21.     end=end,
22.     label_color=RED,
23.     label_frame=False,
24. )
25. LabeledLine(
26.     label=txt2,
27.     start=start,
28.     end=end,
29.     frame_fill_color=GREEN,
30.     frame_fill_opacity=0.8,
31. )

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4. 附件

文中完整的代码放在网盘中了（line.py），
下载地址: 完整代码 (访问密码: 6872)

来源:https://www.cnblogs.com/wang_yb/p/18374417
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