递进网格算法绘制等高线

/*  generates contours using marching squares  */

/*  region size  */

#define  X_MAX 1.0 
#define  Y_MAX 1.0 
#define  X_MIN -1.0 
#define  Y_MIN -1.0

/*  number of cells  */

#define  N_X 50 
#define  N_Y 50

/*  contour value  */

#define  THRESHOLD 0.0

#include  < GL / glut.h >

void  display()
{
    double  f( double , double );
    int  cell( double ,  double ,  double ,  double );
    void  lines( int ,  int ,  int ,  double ,  double ,  double ,  double );

    double  data[N_X][N_Y];
    int  i,j;
    int  c;

   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
/*  form data array from function  */

     for (i = 0 ;i < N_X;i ++ )  for  (j = 0 ;j < N_Y;j ++ )
       data[i][j] = f(X_MIN + i * (X_MAX - (X_MIN)) / (N_X - 1.0 ), Y_MIN + j * (Y_MAX - (Y_MIN)) / (N_Y - 1.0 ));

     /*  process each cell  */

     for (i = 0 ;i < N_X;i ++ )  for  (j = 0 ;j < N_Y;j ++ )
    {
       c = cell(data[i][j], data[i + 1 ][j], data[i + 1 ][j + 1 ], data[i][j + 1 ]);
       lines(c,i,j,data[i][j], data[i + 1 ][j], data[i + 1 ][j + 1 ], data[i][j + 1 ]);
    }
    glFlush();
}

/*  define function f(x,y)       */

double  f( double  x,  double  y)
{

    double  a = 0.49 , b = 0.5 ;

    /*  Ovals of Cassini   */

    return  (x * x + y * y + a * a) * (x * x + y * y + a * a) - 4 * a * a * x * x - b * b * b * b;
}


/*  define cell vertices  */

int  cell( double  a,  double  b,  double  c ,  double  d)
{
     int  n = 0 ;
     if (a > THRESHOLD) n += 1 ;
     if (b > THRESHOLD) n += 8 ;
     if (c > THRESHOLD) n += 4 ;
     if (d > THRESHOLD) n += 2 ;
     return  n;
}


/*  draw line segments for each case  */

void  lines( int  num,  int  i,  int  j,  double  a,  double  b,  double  c,  double  d)
{
      void  draw_one( int ,  int ,  int ,  double ,  double ,  double ,  double );
      void  draw_adjacent( int ,  int ,  int ,  double ,  double ,  double ,  double );
      void  draw_opposite( int ,  int ,  int ,  double ,  double ,  double ,  double );
      switch (num)
     {
      case   1 :  case   2 :  case   4 :  case   7 :  case   8 :  case   11 :  case   13 :  case   14 :
        draw_one(num, i,j,a,b,c,d);
         break ;
      case   3 :  case   6 :  case   9 :  case   12 :
        draw_adjacent(num,i,j,a,b,c,d);
         break ;
      case   5 :  case   10 :
        draw_opposite(num, i,j,a,b,c,d);
         break ;
      case   0 :  case   15 :  break ;
     }
}

void  draw_one( int  num,  int  i,  int  j,  double  a,  double  b,  double  c,  double  d)
{
   double  x1, y1, x2, y2;
   double  ox, oy;
   double  dx, dy;
  dx = (X_MAX - (X_MIN)) / (N_X - 1.0 );
  dy = (Y_MAX - (Y_MIN)) / (N_Y - 1.0 );
  ox = X_MIN + i * (X_MAX - (X_MIN)) / (N_X - 1.0 );
  oy = Y_MIN + j * (Y_MAX - (Y_MIN)) / (N_Y - 1.0 );
     switch (num)
    {
     case   1 :  case   14 :
      x1 = ox;
      y1 = oy + dy * (THRESHOLD - a) / (d - a);
      x2 = ox + dx * (THRESHOLD - a) / (b - a);
      y2 = oy;
       break ;
     case   2 :  case   13 :
      x1 = ox;
      y1 = oy + dy * (THRESHOLD - a) / (d - a);
      x2 = ox + dx * (THRESHOLD - d) / (c - d);
      y2 = oy + dy;
       break ;
     case   4 :  case   11 :
      x1 = ox + dx * (THRESHOLD - d) / (c - d);
      y1 = oy + dy;
      x2 = ox + dx;
      y2 = oy + dy * (THRESHOLD - b) / (c - b);
       break ;
     case   7 :  case   8 :
      x1 = ox + dx * (THRESHOLD - a) / (b - a);
      y1 = oy;
      x2 = ox + dx;
      y2 = oy + dy * (THRESHOLD - b) / (c - b);
       break ;
    }
  glBegin(GL_LINES);
    glVertex2d(x1, y1);
    glVertex2d(x2, y2);
  glEnd();
}

void  draw_adjacent( int  num,  int  i,  int  j,  double  a,  double  b,
double  c,  double  d)
{
   double  x1, y1, x2, y2;
   double  ox, oy;
   double  dx, dy;
  dx = (X_MAX - (X_MIN)) / (N_X - 1.0 );
  dy = (Y_MAX - (Y_MIN)) / (N_Y - 1.0 );
  ox = X_MIN + i * (X_MAX - (X_MIN)) / (N_X - 1.0 );
  oy = Y_MIN + j * (Y_MAX - (Y_MIN)) / (N_Y - 1.0 );
   switch (num)
  {
     case   3 :  case   12 :
      x1 = ox + dx * (THRESHOLD - a) / (b - a);
      y1 = oy;
      x2 = ox + dx * (THRESHOLD - d) / (c - d);
      y2 = oy + dy;
       break ;
     case   6 :  case   9 :
      x1 = ox;
      y1 = oy + dy * (THRESHOLD - a) / (d - a);
      x2 = ox + dx;
      y2 = oy + dy * (THRESHOLD - b) / (c - b);
       break ;
  }
  glBegin(GL_LINES);
    glVertex2d(x1, y1);
    glVertex2d(x2, y2);
  glEnd();

}

void  draw_opposite( int  num,  int  i,  int  j,  double  a,  double  b,
double  c,  double  d)
{
   double  x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4;
   double  ox, oy;
   double  dx, dy;
  dx = (X_MAX - (X_MIN)) / (N_X - 1.0 );
  dy = (Y_MAX - (Y_MIN)) / (N_Y - 1.0 );
  ox = X_MIN + i * (X_MAX - (X_MIN)) / (N_X - 1.0 );
  oy = Y_MIN + j * (Y_MAX - (Y_MIN)) / (N_Y - 1.0 );
   switch (num)
  {
    case5:
      x1 = ox;
      y1 = oy + dy * (THRESHOLD - a) / (d - a);
      x2 = ox + dx * (THRESHOLD - a) / (b - a);
      y2 = oy;
      x3 = ox + dx * (THRESHOLD - d) / (c - d);
      y3 = oy + dy;
      x4 = ox + dx;
      y4 = oy + dy * (THRESHOLD - b) / (c - b);
       break ;
     case   10 :
      x1 = ox;
      y1 = oy + dy * (THRESHOLD - a) / (d - a);
      x2 = ox + dx * (THRESHOLD - d) / (c - d);
      y2 = oy + dy;
      x3 = ox + dy * (THRESHOLD - a) / (b - a);
      y3 = oy;
      x4 = ox + dx;
      y4 = oy + dy * (THRESHOLD - b) / (c - b);
       break ;
  }
  glBegin(GL_LINES);
    glVertex2d(x1, y1);
    glVertex2d(x2, y2);
    glVertex2d(x3, y3);
    glVertex2d(x4, y4);
  glEnd();
}

void  myReshape( int  w,  int  h)
{
    glViewport( 0 ,  0 , w, h);
    glMatrixMode(GL_PROJECTION);
    glLoadIdentity();
     if  (w  <=  h) gluOrtho2D(X_MIN, X_MAX, Y_MIN  *  (GLfloat) h  /  (GLfloat) w, Y_MAX *  (GLfloat) h  /  (GLfloat) w);
     else  gluOrtho2D(X_MIN  *  (GLfloat) w  /  (GLfloat) h, X_MAX  *  (GLfloat) w  /  (GLfloat) h, Y_MIN, Y_MAX);
    glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
}

int  main( int  argc,  char   ** argv)
{
   glutInit( & argc, argv);
   glutInitWindowSize( 500 ,  500 );
   glutCreateWindow( " contour plot " );
   glutReshapeFunc(myReshape);
   glutDisplayFunc(display);
   glClearColor( 0.0 , 0.0 , 0.0 , 1.0 );
   glColor3f( 1.0 , 1.0 , 1.0 );
   glutMainLoop();
}