计算机图形学报告

计算机图形学课程实
验 报 告
实验题目 班 级 姓 名 学 号 指导教师 日 期
信息与计算科学专业基础课
Computer Graphics
Report Of course experiment
理学院应用数学系
实验说明
试验目的： 掌握TurboC 语言图形函数的使用和学会绘制一般图形。

试验地点： 教九楼401 数学系机房
实验要求(Direction )：1. 每个学生单独完成；2.开发语言为TurboC 或C++，也可使用其它
语言；3.请在自己的实验报告上写明姓名、学号、班级；4.每次交的实验报告内容包括：题目、试验目的和意义、程序制作步骤、主程序、运行结果图以及参考文件；5. 自己保留一份可执行程序,考试前统一检查和上交。

实验内容
实验题一
1.1实验题目
用如下图1所示，图中最大正n 边形的外接圆半径为R ，旋转该正n 边形，每次旋转θ角度，旋转后的的n 边形顶点落在前一个正六边形的边上，共旋转N 次，请上机编程绘制N+1个外接圆半径逐渐缩小且旋转的正n 边形。

要求：(1) n 、R 、N 、θ要求可以人为自由控制输入；(2)N+1个正六边形的中心（即外接圆的圆心）在显示屏幕中心。

1.21. 了解如何利用C 语言和图形函数进行绘图，同时熟练掌握C++图形绘制环境；
利用C 语言图形函数绘图
实验
1
2. 掌握C语言的图形模式控制函数，图形屏幕操作函数，以及基本图形函数；
3. 通过对Turbo C进行图形程序设计的基本方法的学习，能绘制出简单的图形；
4. 通过绘制N+1个正n边形，了解图形系统初始化、图形系统关闭和图形模式的控制，
并熟练运用图形坐标的设置，包括定点、读取光标、读取x和y轴的最大值以及图形颜色的设置。

1.3程序制作步骤(包括算法思想、算法流程图等)
算法思想：
1.自动搜索显示器类型和显示模式，初始化图形系统，通过printf、scanf语句控制半径r、边数n、多边形的个数k、边的每次旋转角度d，的自由输入；
2.给定一内接圆半径r,由圆内接多边形的算法公式：
x[i]=r*cos((i+1) *2.0*pi/n)+320.0
y[i]=240.0-r*sin(2.0*pi/n *(i+1))
确定出多边形N的各个顶点坐标，然后利用划线函数line()，连接相邻两点，即形成一个正多边形。

3.根据边与角的关系，以及线段定比分点公式，可知旋转后的多边形的各个顶点的坐标。

公式如下：
x[i]=(x[i]+x[i+1]/(k+1))
y [i]=(y[i]+y[i+1]/(k+1))
k=360/(n*d) （n为多边形的边数，d为多边形旋转的度数）然后与第二步相同，利用划线函数line()，连接形成又一个旋转过的正多边形，这样就形成了所要绘制的图形；
4.关闭图形系统。

1.4主程序
程序代码：
/*----- 多边形的逐次旋转------*/
#include "stdio.h"
#include "conio.h"
#include "math.h"
#include "graphics.h"
#include "stdlib.h"
#include "time.h"
void main()
{
int graphdriver=DETECT,graphmode; /*自动搜索显示器类型和显示模式*/
int r;
int i,j,n,k,d;
float x,y,q;
int a[100],b[100];
char str1[80],str2[80];
printf("请输入正接圆的半径r:\n");
scanf("%d",&r);
printf("请输入多边形的边数n:\n");
scanf("%d",&n);
printf("请输入多边形的个数k:\n");
scanf("%d",&k);
printf("请输入每次的旋转角度d:\n");
scanf("%d",&d);
initgraph(&graphdriver,&graphmode,"D:\\TC"); /*初始化图形系统*/ printf("\n\t注意:maxx=%d,maxy=%d\n",getmaxx(),getmaxy());
printf("\n\tr=%d, n=%d, k=%d, d=%d",r,n,k,d);
x=(getmaxx()+1)/2.0;
y=(getmaxy()+1)/2.0;
q=360/n; /*角增量*/
q=q*3.1415926/180; /*将角增量化为弧度*/
for(i=1;i<=n;i++) /*计算初始正n角形顶点坐标*/
{
a[i]=(int)((int)x+r*cos((i-1)*q));
b[i]=(int)((int)y-r*sin((i-1)*q));
}
a[n+1]=a[1];
b[n+1]=b[1]; /*闭合正n角形，以便连续画线*/
/*--------画k个正多角形-----------*/
for(i=1;i<=k;i++)
{
for(j=1;j<=n;j++) /*画一个正多角形*/
line(a[j],b[j],a[j+1],b[j+1]);
for(j=1;j<=n;j++) /*计算下一个正多边形顶点坐标*/
{
a[j]=(int)(a[j]+(a[j+1]-a[j])/d);
b[j]=(int)(b[j]+(b[j+1]-b[j])/d);
}
a[n+1]=a[1];
b[n+1]=b[1];
}
getch();
closegraph();
}
1.5运行结果图
实验题二
2.1实验题目
请绘制一个图:屏幕中央有一个半径为R1=160的大圆和一个同心的且半径为R2=120的小圆,同时在大圆和小圆中间均匀分布着12个与大圆和小圆相切的圆。

如下图2所示：
要求：(1)分别用12种不同的颜色和填充模式填充12个小圆；(2)用自定义模式
填充中间小圆，且用漫延填充方法填充；(3)用自定义模式填充中间小圆时,填充模式
图案自己设计。

例如，用字母A 、字母B、字母C填充图案可设计为：
2.2实验目的和意义
1.学会运用画圆函数circle()，图形填充函数包括：setfillstyle()、setfillpattern()以及floodfill()来填充圆；
2.学会用自定义模式填充指定圆，并且用漫延填充方法填充；
3.学会用自定义图案来填充指定圆。

2.3程序制作步骤(包括算法思想、算法流程图等)
算法思想：
1.输入所要求环绕的小圆的个数n，以及中间圆所需的自定义填充模式m（1-A，2-C，3-D），设置画笔颜色，利用circle()画半径为160的大圆，然后画半径为120的小圆并按照输入的模式m选择相应的填充模式。

2.利用圆内接多边形的算法，算出环绕小圆的各个圆心坐标，公式如下：
x[i]=r*cos( (i+1) * 2.0*pi/n)+200.0
y[i]=200.0-r*sin( (i+1) * 2.0*pi/n)
以20为半径画环绕的n个小圆，并用不同的颜色填充。

2.4主程序
程序代码：
/*----- 圆的填充------*/
#include "stdio.h"
#include "conio.h"
#include "math.h"
#include "graphics.h"
#define pi 3.14159265
#define MAX 50
void main()
{
int graphdriver=DETECT,graphmode; /*自动搜索显示器类型和显示模式*/ double x[MAX],y[MAX];
int i,j,n,m;
double r,theta;
double sin(double),cos(double);
char p1[8]={(char)0x38,(char)0x6c,(char)0xc6,(char)0xc6,
(char)0xff,(char)0xc6,(char)0xc6,(char)0x00};
char p2[8]={(char)0x36,(char)0x7e,(char)0x66,(char)0x60,
(char)0x60,(char)0x66,(char)0x7e,(char)0x3c};
char p3[8]={(char)0xf0,(char)0xf8,(char)0x9c,(char)0x8c,
(char)0x8c,(char)0x9c,(char)0xf8,(char)0xf8};
r=160.0;
printf("please input the numble of N=");
scanf("%d",&n);
printf("(1-A,2-C,3-D)please input the numble of m=");
scanf("%d",&m);
initgraph(&graphdriver,&graphmode,"D:\\TC"); /*初始化图形系统*/
theta=2.0*pi/n;
setcolor(3);
circle(200,200,200);
setcolor(6);
setfillstyle(12,0);
switch(m)
{
case 1:
setfillpattern(p1,9);
circle(200,200,120);
floodfill(200,200,6);
break;
case 2:
setfillpattern(p2,9);
circle(200,200,120);
floodfill(200,200,6);
break;
case 3:
setfillpattern(p3,9);
circle(200,200,120);
floodfill(200,200,6);
break;
}
while(!kbhit())
{
for(j=2;j<=n;j++)
for(i=0;i<=n;i++)
{
x[i]=r*cos(theta*(i+j))+200.0;
y[i]=200.0-r*sin(theta*(i+j));
setcolor(i);
circle((int)x[i],(int)y[i],(int)40);
setfillstyle(SOLID_FILL,i);
floodfill((int)x[i],(int)y[i],i);
}
delay(10000);
cleardevice();
setcolor(3);
circle(200,200,200);
setcolor(6);
setfillstyle(12,0);
switch(m)
{
case 1:
setfillpattern(p1,9);
circle(200,200,120);
floodfill(200,200,6);
break;
case 2:
setfillpattern(p2,9);
circle(200,200,120);
floodfill(200,200,6);
break;
case 3:
setfillpattern(p3,9);
circle(200,200,120);
floodfill(200,200,6); break;
}
}
getch();
closegraph();
}
2.5运行结果图
实验题三
3.1实验题目
自选题目：
（1）请编写一动画：绘制上述实验2中的图形，并要求：
✓ 1.让图案中的12个小圆按顺时针或逆时针方向不停地旋转；
✓ 2.半径为R2=120的小圆用黑色和实填充模式填充,并在小圆内绘制一些闪烁的星星（可参考课本P81 例3.27）。

或者用不同的颜色和填充模式不停
地填充小圆，产生动画效果。

（2）请编写一动画：实现实验1中的图形由大到小（由小到大）旋转的动态过程。

（3）编写一个描述一辆自行车在一公路上由左向右行驶的程序，运行效果图大致如图三所示。

（可参考课本P74 例3.21）
（4）试着自行设计一个动画或美术图案，并且上机编程实现。

（5）构造一种类似广告片效果，一幅或者多幅图形图像逐个显示出来,并配以文字说明，颜色变化等。

要求：对于实验3中的5个小题,选择其中一个上机编程实现即可。

3.2实验目的和意义
1. 描述一辆自行车在一公路上由右向左行驶；
2. 熟练掌握画圆函数circle()，以及画线函数line()，自定义填充函数setfillstyle()等一些简单的绘图函数。

3.3程序制作步骤(包括算法思想、算法流程图等)
算法思想：
1.自动搜索显示器类型和显示模式，初始化图形系统并设置背景颜色以及画笔颜色；
2.用画圆函数circle()以及画线函数line()绘制自行车的基本轮廓；
3.绘制处于运动状态的自行车车轮的轴线以及动态画面；
4.绘制最后处于静止状态的自行车车轮的轴线；
5.关闭图形系统。

3.4主程序
程序代码：
/*----- 自行车行驶动画------*/
#include"stdlib.h"
#include"graphics.h"
#include"conio.h"
#include"stdio.h"
void main()
{
void *w;
int driver=DETECT,mode=0,i,start,end,j;
initgraph(&driver,&mode," ");
cleardevice();
setbkcolor(15);
setcolor(CGA-LIGHTGREEN);
start=0;
end=180;
circle(387,290,37);
circle(525,290,37);
line(404,217,398,230);
line(436,217,429,230);
line(398,230,429,230);
line(413,230,387,290);
line(387,290,525,290);
line(408,243,484,243);
line(387,290,484,243);
line(484,243,525,290);
line(444,290,484,243);
line(444,290,446,279);
line(444,290,443,300);
line(438,277,444,278);
line(435,300,451,301);
line(484,243,487,233);
line(472,233,502,233); //自行车基本轮廓的绘制
w=malloc(imagesize(350,200,562,327));
getimage(350,200,562,327,w);
for(i=350,j=0;i>0;i--,j--)
{
setfillstyle(EMPTY_FILL,0);
pieslice(387+j,290,start,end,37);
pieslice(525+j,290,start,end,37);
start+=40;
end+=40;
delay(5); //处于运动状态的自行车车轮的轴线的绘制putimage(i-1,200,w,COPY_PUT);
line(2,327,562,327);
delay(10); //自行车行驶动画的实现
}
for(i=0;i<10;i++)
{
pieslice(37,290,start,end,37);
pieslice(175,290,start,end,37);
start+=40;
end+=40;
} //处于静止状态的自行车车轮的轴线的绘制getch();
restorecrtmode();
closegraph();
}
3.5运行结果图。