绘制金刚石图案pdf

2014计算机图形学课程设计1课程设计I金刚石图案算法知识要点自定义二维坐标系。二维点类的定义方法。对话框的创建及调用方法。金刚石图案算法。一维堆内存的分配与释放。设计个性化的菜单项与工具栏。创建Test工程模板。一、案例需求1．案例描述将半径为r的圆周n等份，然后用直线段将每一个等分点和其他所有等分点连接，形成的图案称为金刚石图案。使用对话框读入等分点个数与圆的半径，以屏幕客户区中心为圆心，请使用MFC的基本绘图函数绘制蓝色直线段构成的金刚石图案。2．功能说明（1）程序运行界面提供“文件”、“图形”和“帮助”3个弹出菜单项。“文件”菜单项提供“退出”子菜单，用于退出工程；“图形”菜单项提供“绘图”子菜单，用于绘制金刚石图案；“帮助”菜单项提供“关于”子菜单，用于显示开发信息。（2）工具栏提供与子菜单项“退出”、“绘图”、“关于”相对应的图标按钮。（3）单击“绘图”子菜单或“绘图”图标按钮，弹出图1-1（a）所示的输入对话框，读入圆的等分点个数和圆的半径，单击输入对话框的OK按钮绘制金刚石图案。（4）自定义屏幕二维坐标系，原点位于客户区中心，x轴水平向右为正，y轴垂直向上为正。以二维坐标系原点为圆心绘制半径为r的圆，将圆的n等分点使用直线段彼此连接形成金刚石图案，如图1-1（b）所示。3．案例效果图案例的输入对话框和绘制效果如图1-1所示。2014计算机图形学课程设计2（a）输入对话框（b）金刚石图案图1-1输入对话框及效果图二、案例分析本案例设计的目的是使用VisualC++的MFC开发平台来建立一个Test工程，为后续的案例设计提供一个通用的工程模板。Test工程包含了菜单设计、工具栏图标按钮设计、输入对话框设计和关于对话框设计等任务。在建立Test工程模板的基础上，本案例以绘制金刚石图案为例，讲解二维点类CP2的设计方法和CTestView类的修改方法。1．菜单和工具栏按钮根据案例的功能要求，需要在MFC环境中建立一个由“文件”、“图形”和“帮助”3个菜单项组成的弹出菜单,其中“文件”菜单项的子菜单为“退出”，用于退出Test工程，如图1-2所示；“图形”菜单项的子菜单为“绘图”，用于调用输入对话框绘制金刚石图案，如图1-3所示；“帮助”菜单项的子菜单为“关于”，用于显示开发人员信息，如图1-4所示。工具栏上的图标按钮代表“退出”子菜单、图标按钮代表“绘图”子菜单，图标按钮代表“关于”子菜单。关联图标按钮与菜单项的方法是让二者具有相同的ID号。由于标题栏图标的大小为16×16，Debug文件夹内的图标的大小为32×32，本案例将系统标题栏默认图标修改为，将Debug文件夹内的默认图标修改为。图1-2“退出”子菜单图1-3“绘图”子菜单图1-4“关于”子菜单2．对话框（1）定义输入对话框类CInputDlg，输入“等分点个数”和“圆的半径”两个参数，2014计算机图形学课程设计3如图1-1（a）所示。（2）新关于对话框是在Test工程提供的原关于对话框的基础上修改而成，如图1-5所示。（a）原“关于”对话框（b）新“关于”对话框图1-5“关于”对话框3．二维点类图形是由像素点组成的，像素点的绘制使用的是整数坐标。在图形的设计过程中，为了保证计算精度，使用了双精度数，将计算结果输出到屏幕时，需要将双精度数值转换为整数值。本案例定义了二维坐标点类CP2（在VisualC++中，常用大写字母C开始的标识符作为类名），用于对各个点的double型坐标（x,y）进行整体处理，如图1-6所示。CP2+x:double+y:double图1-6二维点类类图图1-7n＝5时的线段连接类图1-6中，“+”代表公有成员（“-”代表私有成员，“#”代表保护成员）。虽然一般在类的设计中常将成员变量设置为私有成员，但二维点类中的（x，y）主要用于类外赋值，因此CP2类使用了公有数据成员。4．金刚石图案金刚石图案是每一个顶点都与其它顶点相连的正n边形。金刚石图案有时被用做计算机图形设备的测试图案，其有序的形状可以揭示任何扭曲。通过观察交汇于每个顶点的直线所呈现出来的拥挤和模糊程度，可以确定设备的分辨率。本案例设计的技巧是使用线段连接每个顶点时不进行重复连接。例如当圆的等分点个P0P1P2P3P42014计算机图形学课程设计4数n＝5时，只连接5段直线。线段的连接情况如图1-7所示，线段端点见表1-1。表1-1线段连接方式起点终点P0P1，P2，P3，P4P1P2，P3，P4P2P3，P4P3P45．一维堆内存圆的等分点个数是输入值，需要定义动态对象数组保存等分点坐标，以实现绘制任意等分点个数的金刚石图案。本案例定义了CP2类的一维对象数组指针P。使用动态对象数组，可以避免静态数组的“大开小用”的弊端。动态数组在堆区中分配，动态数组的大小只有在程序运行时才能确定，这样编译器在编译时就无法为它们预留内存空间，在程序运行时才根据输入值进行内存分配，这种方法称为动态内存分配。VisualC++中一维动态数组分配的格式为指针变量名=new类型名[下标表达式]；new运算符返回的是一个指向所分配类型数组的指针，动态创建的数组本身没有名字。使用new运算符创建数组时只能调用类的默认构造函数。如果类内定义了一个带参构造函数，VisualC++将不再提供默认构造函数，这时需要显式定义默认构造函数。使用new运算符的最大问题是容易造成内存泄漏。为了避免内存泄漏，需要使用delete运算符来释放由new运算符所分配的堆空间。VisualC++中动态数组释放的格式为delete[]指向该数组的指针变量名；数组分配格式和数组释放格式中的方括号是非常重要的，两者必须配对使用，如果delete语句中少了方括号，编译器认为该指针是指向数组第一个元素的指针，只回收了第一个元素所占内存空间，产生回收不彻底的问题。加了方括号后就转化为指向数组的指针，回收了整个数组。delete[]的方括号中不需要填数组元素数，由系统自己确定。即便写了，编译器也会忽略。三、算法设计（1）读入圆的等分点个数n与圆的半径r。（2）根据等分点个数计算金刚石图案的等分角n2。（3）计算金刚石图案的起始角2。α是用于调整金刚石图案的起始位置，调整情况如图1-8所示。2014计算机图形学课程设计5（a）α=0（b）2图1-8调整金刚石图案的方位（4）将圆等分后的顶点坐标存储于数组P中。（5）设计一个二重循环，代表起点的外层整型变量i从i=0循环到i=n-2；代表终点的内层整型变量j从j=i+1循环到j=n-1。以p[i]为起点，以p[j]为终点连接各线段构成金刚石图案。四、案例设计1.设计Test工程模板微软基类库（microsoftfoundationclasslibrary，MFC）是以C++形式封装的WindowsAPI（applicationprograminterface），包含了200多个已经定义好的常用类。MFC向导（MFCAppWizard(exe)）生成了一个应用程序框架，通过添加或修改框架代码可以完成具体设计任务。作为上机操作的基础，首先讲解创建基于MFC的Test工程模板的步骤。（1）在图1-9所示的VisualC++集成开发环境中，选择File|New命令，弹出New对话框，切换到Projects选项卡。在左边窗口中选择MFCAppWizard(exe)，在右边的Projectname文本框中输入工程名，这里输入Test，在Location文本框中出现用于存放工程的目录，这里设置为D：\Test。其余保持默认值。如图1-10所示。单击OK按钮。2014计算机图形学课程设计6图1-9VisualC++集成开发环境图1-10New对话框（2）在MFCAppWizard-Step1对话框中，选中SingleDocument单选按钮，其余保持默认值，如图1-11所示。单击Finish按钮结束。（3）弹出NewProjectInformation对话框，如图1-12所示，应用程序向导创建了应用类CTestApp，框架类CMainFrame，文档类CTestDoc和视图类CTestView。单击OK按钮。图1-11MFCAppWizard-Step1对话框图1-12NewProjectInformation对话框（4）完成上述步骤后，应用程序Test的MFC框架即已生成，出现程序工作区。如图1-13所示。图1-13应用程序的MFC框架在工作区的ClassView标签页中显示MFCAppWizard(exe)所创建的类，主要包括CAboutDlg、CMainFrame、CTestApp、CTestDoc和CTestView等类，如图1-14所示。在ResourceView标签页中显示所创建的资源，主要包括Accelerator、Dialog、Icon、Menu、StringTable、Toolbar和Version等资源，如图1-15所示。在FileView标签页中显示源程序文件，主要包括SourceFiles、HeadFiles和ResourceFiles等文件，如图1-16所示。2014计算机图形学课程设计7图1-14ClassView标签页图1-15ResourceView标签页图1-16FileView标签页从ClassView标签页可以看出，CTestApp是应用的主函数类，是应用程序的入口。MFC中的数据是存储在CTestDoc类文档中，而结果的显示则是在CTestView类中，即显示在CMainFrame类的客户区中。MFC中的Doc/View结构用来将程序的数据本身与数据显示相互隔离，CTestDoc类的Serialize()函数负责管理数据，CTestView类的OnDraw()函数用于显示数据。全部展开FileView标签页后，显示如图1-17所示的内容。图1-17FileView标签页全部展开显示（5）单击图1-18所示工具栏上的按钮，就可以直接编译、连接和运行程序。Test工程运行结果如图1-19所示。至此，尽管未编写一句代码，但Test工程已经生成了一个可执行的应用程序框架。后续的工作就是针对具体的设计任务，为该框架添加程序代码和修改资源文件。2014计算机图形学课程设计8图1-18执行按钮图1-19运行结果2.设计菜单和工具栏按钮⑴设置菜单的ID在资源标签页ResourceView上双击Menu，打开IDR_MAINFRAME，修改菜单项内容，结果如图1-20所示。图1-20菜单设计结果2014计算机图形学课程设计9设置子菜单“退出”的ID为ID_APP_EXIT，Prompt为“退出应用程序\n退出”；“绘图”的ID为IDM_DRAWPIC，Prompt为“绘制图形\n绘图”；“关于”的ID为ID_APP_ABOUT，Prompt为“开发人员信息\n关于”。如图1-21所示。图1-21子菜单属性设计结果（2）设置工具栏按钮在资源视图ResouceView标签页中，选中Icon资源项，右击鼠标，在弹出菜单中选择Import…，如图1-22所示，弹出ImportResource对话框如图1-23所示。本案例使用表1-2所示的图标app.ico代表Test应用程序，图标draw.ico代表“绘图”子菜单，图标exit.ico代表“退出”子菜单，图标help.ico代表“关于”子菜单。图标导入结果如图1-24的Icon资源项下的IDI_ICON1～IDI_ICON4所示。图1-22导入资源菜单选项图1-23ImportResource对话框表1-2图标标识和图标文件的对应关系ID标识图标文件名图标IDI_ICON1app.icoIDI_ICON2draw.icoIDI_ICON3exit.icoIDI_ICON4help.ico2014计算机图形学课程设计10双击Toolbar下的IDR_MAINFRAME打开工具栏，将系统提供的默认图标拖动至图标编辑处予以删除。选中空白图标处依次粘贴图标文件IDI_ICON3、IDI_ICON