【流程图】在 .NET (WPF 或 WinForms) 中实现流程图中的连线算法

在 .NET (WPF 或 WinForms) 中实现流程图中的连线算法，通常涉及 图形绘制 和 路径计算。常见的连线方式包括 直线、折线 和 贝塞尔曲线。以下是几种方法的介绍和示例代码。

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1. 直线连接（最简单）

适用场景：

• 两个节点之间没有障碍物时，最简单的方式。

计算方式：

• 直接用起点 (x1, y1) 和终点 (x2, y2) 画一条直线。

WPF 示例代码

<Canvas x:Name="canvas" Background="White">
    <Line X1="100" Y1="100" X2="300" Y2="200"
          Stroke="Black" StrokeThickness="2"/>
Canvas>

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2. 折线连接（适用于流程图）

适用场景：

• 流程图、状态机 这类需要避开障碍的情况。

计算方式：

• 如果两个点在水平方向或垂直方向对齐，直接连线。
• 否则，使用水平-垂直 或 垂直-水平折线路径。

算法步骤：

1. 确定起点 (x1, y1) 和终点 (x2, y2)。
2. 选择折线拐点：
   • 中间点1 = (x1, y1 + Δy)
   • 中间点2 = (x2, y1 + Δy)

WPF 示例代码

<Canvas x:Name="canvas" Background="White">
    <Polyline Stroke="Black" StrokeThickness="2"
              Points="100,100 100,200 300,200"/>
Canvas>

C# 代码动态生成折线

using System.Windows;
using System.Windows.Shapes;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Media;

public void DrawPolyline(Canvas canvas, Point start, Point end)
{
    Polyline polyline = new Polyline
    {
        Stroke = Brushes.Black,
        StrokeThickness = 2
    };

    // 计算拐点
    Point mid1 = new Point(start.X, (start.Y + end.Y) / 2);
    Point mid2 = new Point(end.X, (start.Y + end.Y) / 2);

    polyline.Points.Add(start);
    polyline.Points.Add(mid1);
    polyline.Points.Add(mid2);
    polyline.Points.Add(end);

    canvas.Children.Add(polyline);
}

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3. 贝塞尔曲线连接（更平滑）

适用场景：

• 逻辑图、网络关系图、UML 图，需要平滑曲线的情况。

计算方式：

• 使用 三次贝塞尔曲线 (Cubic Bezier Curve)：
  • 起点 (x1, y1)
  • 终点 (x2, y2)
  • 两个控制点 (cx1, cy1) 和 (cx2, cy2)

算法步骤：

1. 计算控制点：
   • cx1 = x1 + Δx / 2
   • cy1 = y1
   • cx2 = x2 - Δx / 2
   • cy2 = y2
2. 使用 Path + BezierSegment 进行绘制。

WPF 示例代码

<Path Stroke="Black" StrokeThickness="2">
    <Path.Data>
        <PathGeometry>
            <PathFigure StartPoint="100,100">
                <BezierSegment Point1="150,100" Point2="250,200" Point3="300,200"/>
            PathFigure>
        PathGeometry>
    Path.Data>
Path>

C# 代码动态生成

using System.Windows;
using System.Windows.Shapes;
using System.Windows.Controls;
using System.Windows.Media;

public void DrawBezier(Canvas canvas, Point start, Point end)
{
    Path path = new Path
    {
        Stroke = Brushes.Black,
        StrokeThickness = 2
    };

    PathGeometry geometry = new PathGeometry();
    PathFigure figure = new PathFigure { StartPoint = start };
    
    BezierSegment bezier = new BezierSegment
    {
        Point1 = new Point(start.X + (end.X - start.X) / 2, start.Y),
        Point2 = new Point(end.X - (end.X - start.X) / 2, end.Y),
        Point3 = end
    };

    figure.Segments.Add(bezier);
    geometry.Figures.Add(figure);
    path.Data = geometry;

    canvas.Children.Add(path);
}

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4. 避障碍物的连线（A*路径算法）

适用场景：

• 复杂流程图、管道布线、自动路径计算。
• 遇到障碍物时，需要智能避开。

算法思路：

1. 建模：将整个画布视为网格（如 10×10 的小方块）。
2. 路径计算：
   • 使用 A 搜索算法* 找到起点到终点的最短路径。
   • 允许横向、纵向移动，但不能穿过障碍物。
3. 连线方式：
   • 根据 A* 计算出的路径，在网格点之间绘制折线。

C# 实现思路

public List<Point> AStarFindPath(Point start, Point end, List<Rect> obstacles)
{
    // 使用 A* 寻路算法，返回经过的路径点
    // 省略 A* 具体实现，可使用 AStarSharp 库
    return new List<Point> { start, new Point(200, 150), end };
}

public void DrawPath(Canvas canvas, Point start, Point end, List<Rect> obstacles)
{
    List<Point> path = AStarFindPath(start, end, obstacles);

    Polyline polyline = new Polyline
    {
        Stroke = Brushes.Black,
        StrokeThickness = 2
    };
    foreach (var point in path)
        polyline.Points.Add(point);

    canvas.Children.Add(polyline);
}

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总结

方法	适用场景	优点	缺点
直线连接	简单流程图	计算简单，性能高	不能避开障碍物
折线连接	业务流程图、状态图	适应复杂布局，易控制	可能需要手动计算拐点
贝塞尔曲线	关系图、UML	平滑美观，减少交叉	控制点计算较复杂
A 避障路径*	复杂流程、自动布线	自动选择最优路径	计算复杂，性能开销大

如果你的流程图 节点不会重叠，可以用 折线 或 贝塞尔曲线。
如果有 障碍物，建议使用 A 算法* 计算路径。

你打算在哪种场景下使用？