【续集】 C语言图形和函数图像的绘制【其他部分 第二章】
第二章【续集】 图形和函数图像的绘制
前面我们详细介绍了C语言绘制常见图形和正弦余弦图像的方法，此篇文章为上一篇（http://blog.csdn.net/duanxu_yzc/article/details/12745757，强烈建议：先看上一篇再看续集！！！）的继续，主要有以下内容：
圆形和抛物线的绘制
绘制函数图像的第二种方法
同一坐标系下绘制多个函数图像（交叉图像）
4、圆形和抛物线的绘制
有了前面绘制三角函数图像的基础，圆形和抛物线的绘制应该非常简单，我们以圆形为例说明：
a、观察需要绘制的图像
每行需要输出两个点，而且图像左右轴对称
b、使用的函数：（x-10）2+（y-10）2=102
c、输出21行，行坐标间距为1
d、左半圆的列号：10-sqrt(100-(r-10)*(r-10))
右半圆的列号：10+sqrt(100-(r-10)*(r-10))
e、调整输出行宽比（因屏幕的行宽比不是一比一，因此不进行调整会导致输出为椭圆）
按照以上步骤编写代码如下：
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1
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 |
/* * 绘制圆形（圆心坐标（10，10），半径为10） */ #include <stdio.h> #include <math.h> int main ( void ) { int rows; int r; int c; float adjust; rows = 20; adjust = 2. 3; // 屏幕行宽比（输出屏幕行间距和列间距不同，用adjust作为调整） for ( r= 20; r>= 0; r-- ) { // 左半圆 for ( c= 0; c<adjust*( 10-sqrt( 100-(r- 10)*(r- 10))); c++ ) printf ( " " ); printf ( "*" ); // 右半圆 for ( ; c<adjust*( 10+sqrt( 100-(r- 10)*(r- 10))); c++ ) printf ( " " ); printf ( "*" ); printf ( "\n" ); } return 0; } |
得到的图像：
抛物线的绘制与圆形极为相似，直接上代码和结果：
/*
* 绘制抛物线
*/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main ( void )
{
int rows;
int r;
int c;
double adjust = 2.3;
rows = 20;
for ( r=rows; r>=0; r-- )
{
for ( c=0; c<adjust*(10-sqrt(5*r)); c++ )
printf ( " " );
printf ( "*" );
for ( ; c<adjust*(10+sqrt(5*r)); c++ )
printf ( " " );
printf ( "*" );
printf ( "\n" );
}
return 0;
}
5、绘制函数图像的第二种方法
到目前为止，我们使用的方法都是逐行输出，然后通过反函数找到每行需要输出星号的位置，最后通过输出相应个数的空格，确定星号的位置，输出星号。现在介绍另外一种方法，其实与已知的方法很相似，区别在于不需要先输出空格来确定星号的位置，而是逐个判断每行中的各列需要输出的字符是空格还是星号，以圆形为例，每行中，只有列号（调整比例后的）为adjust*(10-sqrt(5*r)和adjust*(10+sqrt(5*r)的位置需要输出星号，其余位置均输出空格。按照这个方法我们重新编写程序如下：
/*
* 绘制圆形（圆心坐标（10，10），半径为10）的另一种方法
*/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main ( void )
{
int rows;
int r;
int c;
int left;
int right;
float adjust = 2.3;
rows = 20;
for ( r=rows; r>=0; r-- )
{
left = adjust*(10-sqrt(100-(r-10)*(r-10))); // 左半圆的列号（将浮点转化为整型）
right = adjust*(10+sqrt(100-(r-10)*(r-10))); // 右半圆的列号（将浮点转化为整型）
for ( c=0; c<=adjust*20; c++ )
{
if ( c == left || c == right )
printf ( "*" );
else
printf ( " " );
}
printf ( "\n" );
}
return 0;
}
得到图像：
（这个图像与前一种方法绘制的图像有一处明显不同，为什么？请读者思考。）
6、同一坐标系下绘制多个函数图像（交叉图像）
我们来观察一下直线和圆在同一坐标系下相交的图形：
同样，这个图像也需要逐行输出，如果按照第一种绘制方法，就需要确定每行中星号的位置，我们发现，图像上半部分的星号依次出现在：左半圆、右半圆、直线，中间部分是：左半圆、直线、右半圆，下半部分是：直线、左半圆、右半圆，这使得我们需要在程序中需要针对不同的行段采取不同的输出顺序，如果图像更复杂的话，这同情况会变得更糟糕。我们再看看第二种绘制方法，这种方法只需要知道哪些地方需要输出星号，并不需要明确的顺序，因此更适合这种交叉图像输出的情况，下面是绘制直线和圆的代码和结果：
/*
* 同一坐标系下绘制圆形和直线
*/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
int main ( void )
{
int rows = 20;
int r;
int c;
int round_l;
int round_r;
int line;
float adjust = 2.3;
for ( r=rows; r>=0; r-- )
{
round_l = adjust*(10-sqrt(100-(r-10)*(r-10)));
round_r = adjust*(10+sqrt(100-(r-10)*(r-10)));
line = adjust*r;
for ( c=0; c<=adjust*20; c++ )
if ( ( c == round_l && c == line ) ||
( c == round_r && c == line ) )
printf ( "+" ); // 交叉的点标记'+'
else if ( c == round_l || c == round_r )
printf ( "*" ); // 圆形边界标记'*'
else if ( c == line )
printf ( "+" ); // 直线标记'+'
else
printf ( " " ); // 其它位置标记空格
printf ( "\n" );
}
return 0;
}
使用同样的方法绘制余弦和正弦的交叉图像如下：
/*
* 同一坐标系中绘制余弦和正弦图像
*/
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#define PI 3.14
int main ( void )
{
int rows = 20;
float r;
int c;
int sin_1;
int sin_2;
int sin_3;
int sin_4;
int cos_1;
int cos_2;
float adjust = 10;
for ( r=1; r>0; r-=0.1 )
{
sin_1 = adjust * asin(r);
sin_2 = adjust * (PI-asin(r));
cos_1 = adjust * acos(r);
cos_2 = adjust * (2*PI-acos(r));
for ( c=0; c<=adjust*2*PI; c++ )
if ( ( c == sin_1 && c == cos_1 ) ||
( c == sin_2 && c == cos_1 ) ||
( c == sin_1 && c == cos_2 ) ||
( c == sin_2 && c == cos_2 ) )
printf ( "+" );
else if ( c == sin_1 || c == sin_2 )
printf ( "*" );
else if ( c == cos_1 || c == cos_2 )
printf ( "+" );
else
printf ( " " );
printf ( "\n" );
}
for ( r=0; r>=-1; r-=0.1 )
{
sin_3 = adjust * (PI-asin(r));
sin_4 = adjust * (2*PI+asin(r));
cos_1 = adjust * acos(r);
cos_2 = adjust * (2*PI-acos(r));
for ( c=0; c<=adjust*2*PI; c++ )
if ( ( c == sin_3 && c == cos_1 ) ||
( c == sin_4 && c == cos_1 ) ||
( c == sin_3 && c == cos_2 ) ||
( c == sin_4 && c == cos_2 ) )
printf ( "+" );
else if ( c == sin_3 || c == sin_4 )
printf ( "*" );
else if ( c == cos_1 || c == cos_2 )
printf ( "+" );
else
printf ( " " );
printf ( "\n" );
}
return 0;
}
本章总结
图形输出是C语言初学者经常遇到的问题，实际上大多数简单的图形并不需要使用复杂的控制结构，所见即所得的方法更加简洁，不过对于复杂的图形或者函数图像，使用控制结构会更好。在使用控制结构输出图形时，要把握一个原则：只能逐行输出，因此，在输出一行时必须把这一行中所有需要输出的字符全部输出，所以，找到每行中各个位置需要输出的字符（或者说，各字符在每行中的位置）尤为关键！我们有两种方法来确定位置，其中第二种方法更通用简洁。在输出图形时，特别是函数图像，要充分利用对称、平移关系简化程序，另外，要注意调节屏幕的行宽比和适当的图像放大，防止图像失真。
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