计算机图形学综合实验设计——用C语言实现画图板的功能.doc

《计算机图形学综合实验设计——用C语言实现画图板的功能.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机图形学综合实验设计——用C语言实现画图板的功能.doc（35页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、计算机图形学综合实验设计 用C语言实现画图板的功能学 院：信息管理学院 专 业：计算机科学与技术姓 名：赵 某某 学号：*08030132计算机图形学综合实验设计 画图板Windows系统自带的画图板简单灵巧，为用户的小型图形开发工作带来了很多便利。本实验完全利用C语言开发了一个画图板，该画图板具有画图、调整图形大小与方位、保存与打开文件等基本图能。一设计目的利用C语言完成了一个Windows应用程序的开发画图板，该画图板能实现基本的图形操作功能。通过本次实验，应该了解怎么将像素写入文件、怎么从文件中读取像素；了解直线、矩形、圆和Bezier曲线等图形的绘制原理、旋转原理、移动院里和缩放原理等

2、。二功能描述本实验利用C语言编程实现的画图板，具有基本的画图功能、图形操作功能和文件保存打开功能等。1）图形绘制功能（1）绘制直线：能绘制任意角度的直线，能实现直线的旋转、伸长、缩短和上下左右移动。（2）绘制矩形：能绘制任意大小（画布范围内）的矩形，能实现矩形的放大、缩小和上下左右移动。（3）绘制圆形：能绘制任意半径大小（画布范围内）的圆形，能实现圆形的放大和缩小。（4）绘制Bezier曲线：能根据屏幕上的点（单击鼠标后产生的点）绘制出Bezier曲线。2）文件处理功能（1）保存：能保存画布中的所有图形到指定的文件。（2）加载：能打开指定的文件，将其内容加载到画布中。3）用户帮助功能显示用户使

3、用指南，包括各种图形的绘制方法和操作方法等。三 总体设计1 系统模块图本系统包括4个模块，分别是图形绘制模块、鼠标控制模块、功能控制模块和保存加载模块.(1)图形绘制模块。该模块包括图形的绘制和操作功能，主要有绘制直线、移动直线、缩放和旋转直线；绘制矩形、移动和缩放矩形；绘制和缩放圆形；绘制Bezier曲线。(2)鼠标控制模块。该模块主要实现鼠标状态的获取、鼠标位置的设置，以及鼠标的绘制等。(3)功能控制模块。该模块实现的功能包括输出中文、填充像素和显示用户帮助。（4）保存加载模块。该模块将像素保存到指定文件和从指定文件中读取像素到画布。2数据结构设计 int Rx,Ry,R:分别表示所画圆形

4、的圆心的横坐标、纵坐标，以及圆的半径。 int TOPx,TOPy,BOTTOMx,BOTTOMy:分别表示所画矩形的左上角的横坐标、纵坐标，以及右下角的横坐标、纵坐标。 int Centx,Centy:表示直线或者矩形旋转中心点的横坐标和纵坐标。 int lineStartx,lineStarty,lineEndx,lineEndy:分别表示直线的起点横坐标、纵坐标，以及终点的横坐标、纵坐标。 int linePoint_x20,linePoint_y20:这两个数组用于在画Bezier曲线时存储所选点的横坐标和纵坐标。3函数功能描述 1） outChinese()函数原型： void ou

5、tChinese(char*mat，int x，int y,int color)本程序中虽然有中文显示，但是显示的中文不多，所以就没有加载中文字库，而是生成字模信息来建立一个小型字库，以此来减轻程序“负担” 。outChinese()函数根据点阵信息显示中文，其中mat 为字模指针，matisize 为点阵大小，x和y表示起始坐标，color表示显示的颜色。2） fill()函数原型： void fill(int startx，int starty,int endy, int color)Fill()函数用于以指定的颜色填充指定的区域。其中 startx、starty 表示填充区域的左上角横、

6、纵坐标，endx、endy表示填充区域的右下角的横、纵坐标，color 表示填充的颜色。该函数调用系统画图函数putpixel()来实现。3) showHelp()函数原型：void showHelp()showHelp()函数用于显示用户使用指南。用户使用指南包括各种图行的绘制方法和调整方法等。4) save（）函数原型：void save()Save()函数用于保存画布中的图形。用户首先输入保存文件的文件名，然后将画布中的像素写入文件，保存文件是以“.dat”结尾的。保存完毕将提示用户。5）函数原型： void load()load()函数用于打开已有的图形。用户首先输入打开文件的文件名，

7、然后将文件中的像素输入到画布中。打开完毕将提示用户。如果打开过程中出现错误，如没有找到指定的文件等，也将显示错误信息。6） mouseStatus()函数原型： int mouseStatus(int*x,int*y)mouseStatus()函数用于获取鼠标的状态，包括鼠标指针所处的横坐标、纵坐标，以及鼠标的按键情况。中断的入口参数AH为03H，出口参数BH表示鼠标按键状态，位0为1表示按下左键，位1为1表示按下右键，位2为1表示按下中键；CX表示水平位置，DX表示垂直位置。函数中传递的指针参数x、y 分别用来接收鼠标指针的水平位置和垂直位置。 7）setMousePos()函数原型：int

8、 setMosePos(int x,int y)setMousePos()函数用来设置鼠标的位置。X、y分别表示预设置的横坐标和纵坐标。这里中断的入口参数AH为1，分别把x和y赋给寄存器CX和DX。8)DrawMouse()函数原型：voidDrawMouse(float x,float y)DrawMouse()函数用于绘制鼠标。X、y分别表示鼠标指针所处的位置。9）DrawLine()函数原型：void DrawLine()DrawLine()函数用于绘制直线。单击鼠标左键，捕获鼠标指针位置，并以此为起点开始画直线，拖动鼠标，松开鼠标结束绘制。然后可以通过键盘来调整直线的位置、大小等。10

9、) DrawRectangle()函数原型：void DrawRectangle()DrawRectangle()函数用于绘制矩形。其绘制方法与直线的绘制方法一致。11）LineToCircle()函数原型：void LineToCircle(int x0,int y0,int r)LineToCircle()函数实现的是直线法生成圆。x0、y0表示圆心，r表示半径。直线法生成圆的相关知识读者可查阅图形学资料。12）DrawCircle（）函数原型：void DrawCircle()DrawCircle()函数实现的是画圆功能，该函数是调用LineToCircle()函数来实现的。13）fac

10、torial()函数原型：void factorial(int n)factorial()函数用于求阶乘，n表示需要求阶乘的函数。求阶乘的方法很多，本程序中使用的是比较原始的方法，即从n依次乘到1，也可以用递归来实现，读者可以自行设计。14）berFunction()函数原型：float berFunction(int I,int n,double t)berFunction()函数是伯恩斯坦基函数的计算，该函数调用了前面的阶乘函数factorial().15)DrawBezier()函数原型：void DrawBezier()DrawBezier()函数实现画Bezier曲线，该函数调用了b

11、erFunction()函数。Bezier曲线的绘制涉及到数学知识，读者可查阅相关资料。4程序实现41预处理程序预处理包括头文件的加载、常量的定义和全局变量的定义，以及点阵字模的定义。#include #include #include #include #include #include #include #include /*定义常量*/*向上翻页移键*/#define PAGEUP 0x4900/*向下翻页移键*/#define PAGEDOWN 0x5100/*Escape键*/#define ESC 0x011b /*左移键*/#define LEFT 0x4b00/*右移键*/#d

12、efine RIGHT 0x4d00 /*下移键*/#define DOWN 0x5000 /*上移键*/#define UP 0x4800/*空格键*/#define SPACE 0x3920#define NO_PRESSED 0#define LEFT_PRESSED 1#define RIGHT_PRESSED 2#define pi 3.1415926/*定义全局变量*/int Rx,Ry,R;int TOPx,TOPy,BOTTOMx,BOTTOMy;int Centx,Centy;int lineStartx,lineStarty,lineEndx,lineEndy;int li

13、nePoint_x20,linePoint_y20;/*这里的字模数组均由“点阵字模工具”生成，你可以用你自己需要的点阵信息来替换示例中的字模信息，注意字模大小要一致，否则显示会出问题。*/char zhi16K=/* 以下是 直 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0xF0,0x1E,0x00, 0x02,0x00,0x07,0xC0,0x08,0x40,0x0F,0x40, 0x08,0x40,0x0F,0x40,0x08,0x40,0x0F,0x40, 0x08,0x40,0x0F,0xFC,0x70,0x00,0

14、x00,0x00,;char xian16K=/* 以下是 线 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0x80,0x00,0x90,0x08,0x88,0x10,0x80, 0x24,0xF0,0x45,0x80,0x78,0xB0,0x11,0xC0, 0x2C,0x88,0x70,0x50,0x04,0x60,0x18,0xA4, 0x63,0x14,0x00,0x0C,0x00,0x04,0x00,0x00,;char ju16K=/* 以下是 矩 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0x00,0x08,0x00,0x08

15、,0x78,0x10,0x80, 0x1E,0x80,0x28,0xF8,0x48,0x88,0x0E,0x88, 0xF8,0xF0,0x08,0x80,0x14,0x80,0x12,0x9E, 0x20,0xE0,0x40,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,;char xing16K=/* 以下是 形 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0x00,0x07,0x88,0x3A,0x08,0x12,0x10, 0x12,0x20,0x17,0x48,0xFA,0x10,0x12,0x20, 0x12,0xC8,0x12,0x08,0x22,0

16、x10,0x42,0x20, 0x00,0x40,0x00,0x80,0x03,0x00,0x00,0x00,;char yuan16K=/* 以下是 圆 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0xF8,0x3F,0x08,0x23,0x88,0x24,0x88, 0x27,0x08,0x21,0xC8,0x2E,0x48,0x29,0x48, 0x29,0x48,0x22,0x88,0x24,0x48,0x28,0x08, 0x3F,0xE8,0x00,0x10,0x00,0x00,0x00,0x00,;char qing16K=/* 以下是 清 的 16点阵

17、楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0x80,0x00,0xE0,0x33,0x80,0x10,0xE0, 0x03,0x80,0x40,0xFC,0x2F,0x00,0x01,0xE0, 0x12,0x20,0x13,0xA0,0x22,0x20,0x63,0xA0, 0x42,0x20,0x02,0x60,0x00,0x20,0x00,0x00,;char ping16K=/* 以下是 屏 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0xF0,0x0F,0x30,0x08,0x60,0x0F,0x80, 0x0A,0x20,0x09,0x40

18、,0x08,0xF8,0x17,0x20, 0x11,0x3E,0x2F,0xE0,0x21,0x20,0x42,0x20, 0x82,0x20,0x04,0x20,0x08,0x20,0x00,0x00,;char bao16K=/* 以下是 保 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0x00,0x09,0xF0,0x0A,0x10,0x12,0x10, 0x13,0xE0,0x30,0x80,0x50,0xFC,0x9F,0x80, 0x11,0xC0,0x12,0xA0,0x14,0x98,0x18,0x8E, 0x10,0x80,0x10,0x80,0x

19、00,0x00,0x00,0x00,;char cun16K=/* 以下是 存 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x01,0x00,0x01,0x00,0x01,0xF0,0x1E,0x00, 0x02,0x70,0x05,0x90,0x08,0x20,0x08,0x40, 0x18,0x7E,0x2B,0xA0,0xC8,0x20,0x08,0x20, 0x08,0x20,0x08,0xA0,0x00,0x40,0x00,0x00,;char jia16K=/* 以下是 加 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0x00,0x08,

20、0x00,0x08,0x00,0x08,0x00, 0x0F,0x00,0x79,0x3C,0x09,0x44,0x11,0x44, 0x11,0x44,0x22,0x44,0x22,0x78,0x4A,0x00, 0x84,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,;char zai16K=/* 以下是 载 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0x80,0x08,0xA0,0x08,0x90,0x0E,0x80, 0x38,0xF0,0x0F,0x80,0x78,0x50,0x0E,0x50, 0x34,0x20,0x1E,0x2

21、0,0x34,0x50,0x0E,0x92, 0x75,0x0A,0x04,0x06,0x04,0x02,0x00,0x00,;char bang16K=/* 以下是 帮 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x04,0x00,0x07,0x38,0x1C,0x48,0x06,0x50, 0x1C,0x50,0x07,0x48,0x78,0x58,0x11,0x40, 0x21,0xF0,0x4F,0x10,0x09,0x10,0x09,0x50, 0x09,0x20,0x01,0x00,0x01,0x00,0x00,0x00,;char zhu16K=/* 以下是 助

22、 的 16点阵楷体_GB2312 字模，32 byte */ 0x00,0x00,0x00,0x20,0x0C,0x20,0x34,0x20, 0x24,0x20,0x34,0x38,0x25,0xC8,0x34,0x48, 0x24,0x48,0x26,0x88,0x38,0x88,0xE1,0x28, 0x02,0x10,0x04,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,;42控制模块 功能控制模块主要实现根据点阵信息显示中文功能、填充屏幕功能和显示用户指南功能，分别由函数outChinese()、fill()和showHelp()来实现。（1） void outChinese(

23、char*mat,int matsize,int x,int y,int color),根据定义的点阵字模数组显示中文。（2） void fill(int startx,int starty,int endx,int endy,int color),在指定的区域用指定的颜色来填充。（3） void showHelp(),显示用户使用指南，包括直线、矩形、圆形和Bezier曲线的绘制方法。 /*根据点阵信息显示中文函数* /void outChinese(char *mat,int matsize,int x,int y,int color) int i,j,k,n; n=(matsize -1

24、)/8+1 for(j=0;jmatsize;j+) for(i=0;in;i+) for(k=0;kk)/*测试为1的位则显示*/ putpixel(x + i * 8 + k, y + j, color);/*填充函数*/void fill(int startx,int starty,int endx,int endy,int color) int i,j; for(i=startx;i=endx;i+) for(j=starty;j=endy;j+) /*在指定位置以指定颜色画一像素*/ putpixel(i,j,color); /*显示用户帮助函数*/void showHelp() s

25、etcolor(14); outtextxy(45,50,Line:); setcolor(WHITE); outtextxy(45,50, 1 Press left button to start until to line end.); outtextxy(45,65, 2 Use UP,DOWN,LEFT,RIGHT keys to move it.); outtextxy(45,80, 3 Use PAGEUP key to enlarge it, and PAGEDOWN key to shrink it.); outtextxy(45,95, 4 Use SPACE key to

26、rotate it.); setcolor(14); outtextxy(45,120,Rectangle:); setcolor(WHITE); outtextxy(45,120, 1 Press left button to start until to right corner.); outtextxy(45,135, 2 Use UP,DOWN,LEFT,RIGHT keys to move it.); outtextxy(45,150, 3 Use PAGEUP key to enlarge it, and PAGEDOWN key to shrink it.); setcolor(

27、14); outtextxy(45,170,Circle:); setcolor(WHITE); outtextxy(45,170, 1 Press left button to start until to end.); outtextxy(45,185, 2 Use PAGEUP key to enlarge it, and PAGEDOWN key to shrink it.); setcolor(14); outtextxy(45,205,Bezier:); setcolor(WHITE); outtextxy(45,205, Press left button to start, a

28、nd right button to end.); outtextxy(45,230,Press ESC key to stop the operation function.); outtextxy(45,245,Press right button to end the drawing works.); outtextxy(45,260,Press any key to continue.); getch(); fill(40,40,625,270,0); 43保存加载模块 顾名思义保存加载模块实现的是保存功能和加载功能。分别由函数 save() 和 load()来实现。（1） void

29、save(), 保存画布中的像素到指定文件。（2） void load(), 将指定文件中的像素加载到画布中。 /*保存参数*/void save() int i,j; FILE *fp; char fileName20; fill(0,447,630,477,2); gotoxy(1,25); printf(nnnn Input the file name.dat:); scanf(%s,fileName); fill(0,447,630,477,2); /*以读写的方式打开文件*/ if(fp=fopen(fileName,w+)=NULL) outtextxy(260,455,Faile

30、d to open file!); exit(0); outtextxy(280,455,saving.); /*保存像素到文件*/ for(i=5;i630;i+) for(j=30;j=445;j+) fputc(getpixel(i,j),fp); fclose(fp); fill(0,447,630,477,2); outtextxy(260,455,save over!); /*打开函数*/void load() int i,j; char fileName20; FILE *fp; fill(0,447,630,477,2); gotoxy(1,25); printf(nnnn I

31、nput the file name.dat:); scanf(%s,fileName); /*打开指定的文件*/ if(fp=fopen(fileName,r+)!=NULL) fill(0,447,630,477,2); outtextxy(280,455,loading.); /*从文件中读出像素*/ for(i=5;i630;i+) for(j=30;j=445;j+) putpixel(i,j,fgetc(fp); fill(0,447,630,477,2); outtextxy(280,455,loading over !); /*打开失败*/ else fill(0,447,63

32、0,477,2); outtextxy(260,455,Failed to open file!); fclose(fp);44鼠标控制模块鼠标控制模块实现的是对鼠标的操作，包括鼠标状态的获取、鼠标位置的设置和绘制鼠标，着几个功能分别由函数 mouseStatus()、setMousePos()和 drawMouse()来实现。（1） int mouseStatus(int* x, int* y), 获取鼠标的位置，包括水平位置和垂直位置，以及鼠标的按键情况（左键、右键和没有按键）。（2） int setMousePos(int x , int y), 设置鼠标的位置，将鼠标指针设置在（x,y

33、）表示的坐标位置；（3） void DrawMouse(float x,float y), 绘制鼠标。 /*获取鼠标状态函数*/int mouseStatus(int* x,int* y) /*定义两个寄存器变量，分别存储入口参数和出口参数*/ union REGS inregs,outregs; int status; status=NO_PRESSED; /*入口参数AH3，读取鼠标位置及其按钮状态*/ inregs.x.ax=3; int86(0x33,&inregs,&outregs); /*CX表示水平位置，DX表示垂直位置*/ *x=outregs.x.cx; *y=outregs

34、.x.dx; /*BX表示按键状态*/ if(outregs.x.bx&1) status=LEFT_PRESSED; else if(outregs.x.bx&2) status=RIGHT_PRESSED; return (status);/*设置鼠标指针位置函数*/int setMousePos(int x,int y) union REGS inregs,outregs; /*入口参数AH4，设置鼠标指针位置*/ inregs.x.ax=4; inregs.x.cx=x; inregs.x.dx=y; int86(0x33,&inregs,&outregs);/*绘制鼠标函数*/voi

35、d DrawMouse(float x,float y) line(x,y,x+5,y+15); line(x,y,x+15,y+5); line(x+5,y+15,x+15,y+5); line(x+11,y+9,x+21,y+19); line(x+9,y+11,x+19,y+21); line(x+22,y+19,x+20,y+21);45图形绘制模块图形绘制模块是本程序的核心部分，主要包括绘制直线、绘制矩形、绘制圆行和绘制Bezier曲线。1） 绘制直线绘制直线由函数DrawLine()实现，该函数实现了直线的绘制、调整(包括移动、旋转和缩放)功能。其实现流程可参见图13.2。 /*绘

36、制直线函数*/void DrawLine() int x0,y0,x1,y1; int last_x=0,last_y=0; int endFlag=0; int key; int temStartx,temStarty,temEndx,temEndy; int increment_x,increment_y,angle; DrawMouse(last_x,last_y); while(1) /*右键结束画直线*/ while(mouseStatus(&x1,&y1)=RIGHT_PRESSED) endFlag=1; if(endFlag=1) break; /*鼠标移动，没有单击，仅仅画移

37、动的鼠标*/ while(mouseStatus(&x1,&y1) = NO_PRESSED) if(last_x!=x1|last_y!=y1) DrawMouse(last_x,last_y); DrawMouse(x1,y1); last_x=x1; last_y=y1; /*单击左键后，开始画直线*/ if(mouseStatus(&x0,&y0)=LEFT_PRESSED) DrawMouse(last_x,last_y); line(x0,y0,x1,y1); last_x=x1; last_y=y1; /*拉动过程中，画直线和鼠标*/ while(mouseStatus(&x1,

38、 &y1)=LEFT_PRESSED) if(last_x!=x1|last_y!=y1) line(x0,y0,last_x,last_y); line(x0,y0,x1,y1); last_x=x1; last_y=y1; /*松开左键后，画直线完成，记录直线的起始位置*/ lineStartx=x0; lineStarty=y0; lineEndx=x1; lineEndy=y1; while(1) /*从键盘获取键值，开始操作（移动、放大、缩小、旋转）直线*/ key=bioskey(0); /*ESC键，退出操作*/ if(key=ESC) break; /*旋转*/ if(key=

39、SPACE) /*计算旋转中心*/ /*如果直线示倾斜的*/ if(lineStarty!=lineEndy)& (lineStartx!=lineEndx) Centx=(lineEndx-lineStartx)/2+lineStartx; Centy=(lineEndy-lineStarty)/2+lineStarty; /*如果直线是竖直的*/ if(lineStarty=lineEndy) Centx=(lineEndx-lineStartx)/2+lineStartx; Centy=lineStarty; /*如果直线是水平的*/ if(lineStartx=lineEndx) Centx=lineStartx; Centy=(lineEndy-lineStarty)/2+lineStarty;