第3章 基本图形生成算法2

实验二: 直线的生成算法的实现班级 08信计2班学号 20080502055 姓名分数一、实验目的和要求:1.理解直线生成的原理；2.掌握几种常用的直线生成算法；3.利用C实现直线生成的DDA算法。

二、实验内容:1.了解直线的生成原理2、掌握几种基本的直线生成算法: DDA画线法、中点画线法、Bresenham画线法。

3、仿照教材关于直线生成的DDA算法, 编译程序。

4.调试、编译、运行程序。

三、实验过程及结果分析1.直线DDA算法:算法原理：已知过端点P0（x0,y0）, P1（x1,y1）的直线段L(P0,P1), 斜率为k=(y1-y0)/(x1-x0), 画线过程从x的左端点x0开始, 向x右端点步进, 步长为1个像素, 计算相应的y坐标为y=kx+B。

计算y i+1 = kx i+B=kx i +B+kx=y i +kx当x=1,yi+1=yi+k, 即当x每递增1, y递增k。

由计算过程可知, y与k可能为浮点数, 需要取y整数, 源程序中round(y）=(int)(y+0.5)表示y四舍五入所得的整数值。

（1）程序代码:#include"stdio.h"#include"graphics.h"void linedda(int x0,int y0,int x1,int y1,int color){int x,dy,dx,y;float m;dx=x1-x0;dy=y1-y0;m=dy/dx;y=y0;for(x=x0;x<=x1;x++){putpixel(x,(int)(y+0.5),color);y+=m;setbkcolor(7);}}main(){int a,b,c,d,e;int graphdriver=DETECT;int graphmode=0;initgraph(&graphdriver,&graphmode,"");a=100;b=100;c=200;d=300;e=5;linedda(a,b,c,d,e);getch();closegraph();}运行结果:2.中点画线算法:假定所画直线的斜率为k∈[0,1], 如果在x方向上增量为1, 则y方向上的增量只能在0~1之间。

四、特殊平面图形的绘制
五、三维曲线图形
plot3
如果输入自变量是三个大小相同的矩阵 x、y、z，那么 plot3 会
依序画出每个行矢量在三维空间所对应的曲线
格式：plot3(x1,y1,z1,S1, x2,y2,z2,S2,…) 说明：一次和绘制多条曲线
ezplot3
空间曲线的简易绘图命令
polar(theta,rho,'--r')

% 进行极坐标绘图
用ezpolar作图，输入: ezpolar('5*(1-sin(theta)')
四、特殊平面图形的绘制
hist指令
绘制统计直方图，对大量的资料，显示资料的分布情况和统计特性 格式：hist(Y, n) %n是一个标量，表明使用n个箱子. 将资料依大小分成数堆，将每堆的个数画出 例12：>> x=randn(500,1); %产生500个正态分布随机数 hist(x,25) %将数据绘制成25个直方
>> x= 0:0.1:4*pi; subplot(2, 2, 1); plot(x, sin(x)); subplot(2, 2, 2); plot(x, cos(x)); subplot(2, 2, 3); plot(x, exp(-x/3)); subplot(2, 2, 4); plot(x, x.^2);
注：还可直接输入 ezplot3('x','x*sin(x)*cos(x)','x*cos(x)*cos(x)',[0,20]).
举例—三维绘图
例15：同时绘制两条空间曲线. >> t = linspace(0, 10*pi, 501); plot3(t.*sin(t), t.*cos(t), t, t.*sin(t), t.*cos(t), -t); % 同时画两条曲线

当 △x<△y 时，让 y 递增 1，x作相应变化。
用上式可求得图中直线 P1P2 和 y 向网格线的交 点，但显示时要用舍入找到最靠近交点处的象素点来
表示。
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(round(xi+1/k),yi+1)
(xi,yi)
(xi+1,round(yi+k))
图5-3 DDA算法生成直线段 DDA算法生成直线段
使用DDA算法，每生成 一条直线做两次除法，画线 中每一点做两次加法。因此， 用DDA法生成直线的速度是 相当快的。
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(round(xi+1/k),yi+1)
(xi,yi)
(xi+1,round(yi+k))
图5-3 DDA算法生成直线段 DDA算法生成直线段
图5-1用一用系一系 列列的的点象逼素近点直来线逼近直线
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2.1 直线的扫描转换
直线的绘制要求： 1.直线要直 2.直线的端点要准确，即无定向性和断裂情况 3.直线的亮度、色泽要均匀 4.画线的速度要快 5.要求直线具有不同的色泽、亮度、线型等
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程序 注意： round(x)=(int)(x+0.5)
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举例：用DDA方法扫描转换连接两点P0（0,0）和P1（5,2）的 直线段
x int(y+0.5) y+0.5
00 0
1 0 0.4+0.5
2 1 0.8+0.5

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第二章 基本图形元素的生成算法
(0,6)
(6,6)
(6,0)
(0,0) 计 算 机 图 形 学 (5,3)
(0,0)
第二章 基本图形元素的生成算法
扫描转换:通常把图像中的点、线、圆、区域和字符等图 形基本指令组成的显示文件转换成为显示缓冲器中图像的 位映像图的过程，成为扫描转换。 位图：是与屏幕图像每个像素点一一对应的图像矩阵， 矩阵中的每个元素就是像素的值（表示灰度级别与色 彩）。 选择扫描转换算法，速度与图像质量两者之间权衡折 衷。由于在建立一幅图形过程中，基本的图形扫描转 换算法将被调用成百上千此，因此，速度快一些是比 较可取的。
1 xi 1 x i x x i x x i 1 | x | 1 y i 1 y i y y i y y i k | y |
x=x-1;y=y-k; for(x=x1;x>=x2;x--) {putpixel(x,round(y));y=y-k;}
（X1,Y1)的像素点，对应的显示缓冲器地址为： 字节地址= S + ( H / 8 ) * Y1 + ( X1 / 8 ) 的整数部分 字节内的位地址= X1 / 8 的余数 计 算 机 图 形 学
第二章 基本图形元素的生成算法
2.1.2 直线段的生成
数学上的直线是由无数个点构成的集合，显 然，光栅显示器只能近地似显示直线。对 于水平、垂直和45°斜线是可以达到较为 满意的效果的。当我们对直线进行光栅化 时，需要确定最佳逼近该直线的一组象素。 扫描转换直线段就是计算出落在直线段上 或充分靠近它的一串像素，并以此像素近 似代替原连续直线段在屏幕上显示的过程。
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