MathFan · 分形实验室

L 形分形(L-System)在线绘制

输入公理与替换规则,一键生成经典分形:科赫曲线、谢尔宾斯基三角、龙形曲线、分形树与水杉,还支持带参数的 3D 规则。

22 个内置示例 参数化规则 F(a) 3D 俯仰角 实时鼠标坐标 试试 3D 版 规则格式说明
绘图区
— 段 鼠标坐标 (-5.00, 5.00)

替换规则

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最终替换(绘图前)

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起始与参数

我的规则

想让 AI 帮你写规则?把 规则格式说明(help.html) 发给它,再把生成的 JSON 用"导入JSON"粘贴进来即可。

绘图脚本(ASCIIsvg)
替换结果

符号速查

F(len)向前画一段线 +-绕当前方向左转 / 右转 /\俯仰角(3D 分形) []分支:压栈 / 出栈 (a)规则参数,如 F(a)→F(a/2) ab替换时可引用的参数

L-System 分形入门:一行规则,画出整片森林

L-System(林德迈耶系统,Lindenmayer System)是生物学家 Aristid Lindenmayer 在 1968 年提出的字符串改写系统,最初用来描述藻类细胞分裂,后来成为计算机生成分形图形的经典方法。

它的原理只需要三样东西:公理(起始字符串)、替换规则(每个字母如何被改写)、迭代次数。每迭代一轮,字符串里所有字母按规则同时替换;迭代结束后,把字符串翻译成"乌龟画图"指令——F 前进画线、+ 左转、− 右转,就得到分形图案。

以最经典的科赫曲线为例:公理 F,规则 F → F+F−−F+F(转角 60°)。每迭代一次,每条线段中间都"鼓"出一个三角形。无限迭代下去,就得到一条处处连续、却处处"拐弯"的曲线——科赫雪花。

在上面的工具里拖动迭代次数滑块,从 1 到 6 逐步观察,就能直观理解分形的核心性质——自相似:把局部放大,形状与整体一样。分形树、龙形曲线、谢尔宾斯基三角的生成道理完全相同,只是规则不同。

常见问题

什么是 L-System?

一种字符串并行重写系统:给定公理和替换规则,反复同时替换每个字母,最后把结果解释为画图指令(前进 / 左转 / 右转),生成自相似的分形图形。

科赫雪花的周长和面积是有限还是无限?

面积有限(约为初始三角形的 8/5 倍),但周长无限——每次迭代周长都变为原来的 4/3 倍,无限增长。

为什么 L-System 画出来的树像真的树?

植物分枝天然近似自相似——枝上再生同样的小枝。L-System 的替换规则正好模拟"每一小段按同一规则继续生长",因此能逼真地再现树冠、蕨类和珊瑚形态。