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使用C++绘制函数图形
2023-07-13 12:58:02 深夜i     --     --
C++ 绘制 函数图形

C++语言在计算机编程中有着广泛的应用,尤其是在图形计算方面。C++语言可以通过各种库或框架实现各种交互式图形,可以绘制不同的函数图形。这里将介绍使用C++语言绘制函数图形的方法。

C++语言图形绘制库和框架有很多,当然最基本的是使用C++自带的graphics.h来绘制。graphics.h是一个较为古老的库,随着技术的不断发展,现在有更多更先进的库可以选择,如OpenGL等。

关于更高级的图形库,OpenGL是一种开放的图形编程接口,并且支持跨平台。在底层运行时,OpenGL可以操作显卡进行图像渲染,其优势在于具有较好的性能。当然,OpenGL对于初学者来说可能会比较困难,所以我们一般使用一些能够封装底层实现的高级图形库来操作OpenGL,如FreeGLUT等。

下面我们将介绍如何使用C++语言中一个相对简单易懂的图形库SFML来绘制函数图形。首先,SFML是一款跨平台多媒体库,提供了窗口和图形等各种元素的调用接口。在SFML中,我们通过窗口绘制图形,setEnabled()函数可以设置窗口是否可见。具体的代码很简单:


sf::RenderWindow window(sf::VideoMode(WIDTH, HEIGHT), "Title");

window.setFramerateLimit(60); // fps

while (window.isOpen()) {

 sf::Event event;

 while (window.pollEvent(event)) {

  // 检测关闭窗口事件

  if (event.type == sf::Event::Closed) window.close();

 }

 window.clear(sf::Color::White);

 // 进行绘制操作

 // ...

 window.display();

}

在窗口绘制的过程中,我们可以使用SFML提供的各种图形函数来绘制基本图形,如线段、矩形等等。另外,我们会用到SFML的文本渲染能力。代码样例:


sf::RenderWindow window(sf::VideoMode(WIDTH, HEIGHT), "Title");

window.setFramerateLimit(60); // fps

// 引入字体

sf::Font font;

if (!font.loadFromFile("arial.ttf"))

 return -1;

while (window.isOpen()) {

 sf::Event event;

 while (window.pollEvent(event)) {

  // 检测关闭窗口事件

  if (event.type == sf::Event::Closed) window.close();

 }

 window.clear(sf::Color::White);

 // 进行绘制操作

 sf::Text text;

 text.setFont(font);

 text.setString("Hello World!");

 text.setCharacterSize(24);

 text.setFillColor(sf::Color::Red);

 text.setPosition(WIDTH / 2 - text.getGlobalBounds().width / 2, HEIGHT / 2 - text.getGlobalBounds().height / 2);

 window.draw(text);

 window.display();

}

绘制函数图形其实就是将数学函数转化为像素点来绘制,这里我们使用折线来绘制函数图形。具体的步骤如下:

1. 定义plot函数,输入为数学函数f (double -> double),输出为plot的线段形态(std::vector )。

2. 在主函数中,将plot返回来的线段向量画出。

代码样例:


const int WINDOW_WIDTH = 800, WINDOW_HEIGHT = 600;

const double step = 0.01;

double func(double x) {   

 //输入你想要绘制的函数

 return sin(x);

}

std::vector<sf::Vertex> plot(double (*f)(double), sf::Color color) {   

 std::vector<sf::Vertex> lines;

 for (double x = 0.0; x <= 2 * M_PI; x += step) {

        sf::Vertex line;

        line.position = sf::Vector2f(x / 2 * M_PI * WINDOW_WIDTH, (0.5 - f(x) / 2.0) * WINDOW_HEIGHT);

        line.color = color;

        lines.push_back(line);

    }

    return lines;

}

int main()

{

    sf::RenderWindow window(sf::VideoMode(WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT), "Function graph");

    while (window.isOpen())

    {

        sf::Event event;

        while (window.pollEvent(event))

        {

            if (event.type == sf::Event::Closed)

                window.close();

        }

        window.clear(sf::Color::White);

        //绘制函数

        auto line = plot(func, sf::Color::Blue);

        window.draw(line.data(), line.size(), sf::LineStrip);

        window.display();

    }

    return 0;

}

通过以上代码,我们便可以简单快速地绘制函数图形了。绘制函数图形还有很多细节和技巧,但总的来说,这是一个良好的入门样例。C++语言的图形绘制也有很多难度和技巧,需要有耐心和持续的学习探索,才能达到优秀的效果。

  
  

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