很多同学在学习编程的过程中对坐标系的理解不是特别容易，坐标系的概念在中学的时候才会涉及到。这也再次说明了编程是一门综合性知识的应用，并不单单是编程而已。现在开始我们的介绍吧！
坐标系介绍和种类
为了说明质点的位置、运动的快慢、方向等，必须选取其坐标系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。坐标系的种类很多，常用的坐标系有：笛卡尔直角坐标系、平面极坐标系、柱面坐标系（或称柱坐标系）和球面坐标系(或称球坐标系)等。中学物理学中常用的坐标系，为直角坐标系，或称为正交坐标系。
从广义上讲：事物的一切抽象概念都是参照于其所属的坐标系存在的，同一个事物在不同的作标系中就会有不同抽象概念来表示，坐标系表达的事物有联系的抽象概念的数量【既坐标轴的数量】就是该事物所处空间的维度。
一句题外话： 两件能相互改变的事物必须在同坐标系中
极坐标系
极坐标系（polar coordinates）是指在平面内由极点、极轴和极径组成的坐标系。在平面上取定一点O，称为极点。从O出发引一条射线Ox，称为极轴。再取定一个单位长度，通常规定角度取逆时针方向为正。这样，平面上任一点P的位置就可以用线段OP的长度ρ以及从Ox到OP的角度θ来确定，有序数对（ρ，θ）就称为P点的极坐标，记为P（ρ，θ）；ρ称为P点的极径，θ称为P点的极角。
柱坐标系
柱坐标系是指使用平面极坐标和Z方向距离来定义物体的空间坐标的坐标系称，如空间直角坐标系相同，柱坐标系中会有一个值变量。
球坐标系
球坐标系是三维坐标系的一种，用以确定三维空间中点、线、面以及体的位置，它以坐标原点为参考点，由方位角、仰角和距离构成。球坐标系在地理学、天文学中都有着广泛应用。
定义：
在数学里，球坐标系（英语：Spherical coordinate system）是一种利用球坐标 表示一个点 p 在三维空间的位置的三维正交坐标系。右图显示了球坐标的几何意义：原点到 P 点的距离 r ，原点到点 P 的连线与正 z-轴之间的天顶角
图1：平面坐标系
图1：平面坐标系
以及原点到点 P 的连线，在 xy-平面的投影线，与正 x-轴之间的方位角 。
平面直角坐标系
在同一个平面上互相垂直且有公共原点的两条数轴构成平面直角坐标系，简称直角坐标系（Rectangular Coordinates）。通常，两条数轴分别置于水平位置与垂直位置，取向右与向上的方向分别为两条数轴的正方向。水平的数轴叫做x轴（x-axis）或横轴，垂直的数轴叫做y轴（y-axis）或纵轴，x轴y轴统称为坐标轴，它们的公共原点O称为直角坐标系的原点（origin），以点O为原点的平面直角坐标系记作平面直角坐标系xOy。
我们的编程所涉及到的更多是平面直角坐标系（注意区分：高斯平面直角坐标系用在工程、机械等领域），在3D建模和游戏领域会涉及到3D笛卡尔坐标系及其变种。因此我们重点对平面直角坐标系进行介绍。
历史
有一天，笛卡尔（Descartes 1596—1650，法国哲学家、数学家、物理学家）生病卧床，但他头脑一直没有休息，在反复思考一个问题：几何图形是直观的，而代数方程则比较抽象，能不能用几何图形来表示方程呢？这里，关键是如何把组成几何的图形的点和满足方程的每一组“数”挂上钩。他就拼命琢磨。通过什么样的办法、才能把“点”和“数”联系起来。突然，他看见屋顶角上的一只蜘蛛，拉着丝垂了下来，一会儿，蜘蛛又顺着丝爬上去，在上边左右拉丝。蜘蛛的“表演”，使笛卡尔思路豁然开朗。他想，可以把蜘蛛看做一个点，它在屋子里可以上、下、左、右运动，能不能把蜘蛛的每个位置用一组数确定下来呢？他又想，屋子里相邻的两面墙与地面交出了三条直线，如果把地面上的墙角作为起点，把交出来的三条线作为三根数轴，那么空间中任意一点的位置，不是都可以用这三根数轴上找到的有顺序的三个数来表示吗？反过来，任意给一组三个有顺序的数，例如3、2、1，也可以用空间中的一个点 P来表示它们。同样，用一组数（a， b）可以表示平面上的一个点，平面上的一个点也可以用一组二个有顺序的数来表示。于是在蜘蛛的启示下，笛卡尔创建了直角坐标系。
点的坐标：在直角坐标系中，对于平面上的任意一点，都有唯一的一个有序数对（即点的坐标(coordinates)）与它对应；反过来，对于任意一个有序数对，都有平面上唯一的一点与它对应。
对应到编程里面就是需要两个变量才能确定一个点的坐标。这个点通常是角色所在的点，或者是图形的中心点。（这部分还需要参考锚点，这个可以理解成相对参考坐标系）
图形化编程软件以及Python海龟作图所使用的坐标系就是平面直角坐标系，原点在舞台、窗口的中心点。我们所使用的游戏引擎是个例外原点在窗口的左上角，窗口区域对应第四象限，这个算是屏幕坐标系的一种特例。
在物理学里面运动的表示方法，在选定了参考系之后，我们除了需要用速度来表示，也就是需要大小也需要方向。在编程里面也一样，我们指定一个角色的位置是不够的还需要指明它的运动方向，在图形化软件里面有一个角度旋转的就是用来指示方向，大小对应的是移动步数，在Python的海龟作图里面也一样移动的步数是根据小海龟当前的朝向指定的，可以通过left()/right()来改变方向，从而绘制出各式各样的图形。
其实编程是一门综合性非常强的应用学科，他要求的不仅仅是编程的能力和严谨的态度，以及遇到问题不妥协的本质，更重要的是它需要你对其他知识的更深入理解和应用，在一定程度上这也会促进其他知识的学习，这也是为什么各国都开始在鼓励人人学习编程的原因。
