基于L系统的曲线图案设计及应用

1、基于L系统的曲线图案设计及应用一、 实验要求采掌握L系统用于图形设计的基本方法，认识并具体实现FASS曲线在图象信息隐藏中的应用。二、 实验环境说明本实验使用的是Visual C+ 6.0为编程环境，在此环境下通过MCF可视化编程来实现对所绘制图形的显示。三、 算法与数据结构在实验中采用了LS递归生成语法来对多种分形图形的绘制。该文法通过用字母表和符号串来表达生成对象的初始形式，然后将初始形式的每个字符依次替换成为新的字符形式，在经过多次的替换重写之后生成最终图形。实验中所采用的二维LS文法具有以下字母表(1)F：以当前方向前进一步，并画线(2)f：以当前方向前进一步，不画线(3)：逆时针旋转

2、dº(4)：顺时针旋转dº(5)：将当前信息压栈(6)：将“”时刻的信息出栈在程序中重新定义了一个新类CMywnd用于绘制图形式。程序通过CString对象来存放图形的初始状态和各种替代规则。程序中共建立两个容器对象letter和rule分别字母和对应的替换规则。CString对象start则存放图形的开始字母。整个程序中CMywnd:Draw(CDC *dc)包含了替代和图形绘制的全过程，函数代码如下：void CMywnd:Draw(CDC *dc)CStringtemp;CRect rect;GetClientRect(&rect);stack<doub

3、le> stack;double step=father->m_step/double(5);if(step<=0)return;doublex,y;/定义初始状态double currenta=pi/double(2);/初始角度CPointptemp;x=rect.left+int(double(rect.Width()*double(father->m_x)/double(100);/初始水平位置y=rect.bottom-int(double(rect.Height()*double(father->m_y)/double(100);/初始竖直位置dc-&

4、gt;MoveTo(x,y);temp=start;CString R;/进行替换操作for(int i=1;i<=father->m_time;i+)int n;CString newtemp;for(int j=0;j<temp.GetLength();j+)n=0;for(vector<CString>:iterator itor=letter.begin();itor!=letter.end();itor+)if(tempj=*itor)newtemp+=rulen;break;n+;if(itor=letter.end()newtemp+=tempj;t

5、emp=newtemp;/搜索最终形的字母串并对图形进行绘制for(i=0;i<temp.GetLength();i+)/switch语句用于按照语言中的字母表进行相应的操作switch(tempi)case '+':/currenta+=angel;break;case '-':currenta-=angel;break;case '':stack.push(x);stack.push(y);stack.push(currenta);break;case '':currenta=stack.top();stack.pop(

6、);y=stack.top();stack.pop();x=stack.top();stack.pop();dc->MoveTo(x,y);break;case 'F':x+=step*cos(currenta);y-=step*sin(currenta);dc->LineTo(x,y);break;在程序中将图形的初始状态与规则单独以图形库的形式存放在文档“规则文档.txt”中，文档格式如下：#3/#号跟上数字表示序号便于搜索60/规则中角度dF-FF/初始状态F=F-F+F-F/替换规则!Koth反雪花/符号！表示其后字符为图形名字在运行程序开始时则对文档进行读

7、取到CString对象filedata中，用户在对列表框进行选择后，程序开始搜索filedata中提取出图形相应的初始状态和规则。并调用CMywnd:Draw进行绘制图形。文档读取代码如下：fstream infile("规则文档.txt",ios:in);char ch;int i=0;while(infile.get(ch)filedata.Insert(i+,ch);搜索filedata对象以获得相应的规则代码如下：CString index('#');int n=filedata.Find(index+NumToString(nIndex+1);/n

8、为选择列表框后返回的序号while(filedatan+!='n');int num=0;while(filedatan!='n')num=num*10+(filedatan+-'0');son->angel=double(num)/double(180)*pi;n+;son->start.Empty();while(filedatan!='n')son->start+=filedatan+;CString temp;n+;son->rule.clear();son->letter.clear();w

9、hile(filedatan!='!')temp.Empty();temp=filedatan;son->letter.push_back(temp);n+=2;temp.Empty();while(filedatan!='n'&&filedatan!='!')temp+=filedatan+;son->rule.push_back(temp);n+;程序提供界面允许用户输入L系统代码，由程序绘制图形。只需在相应的文本框中填入规则与初始状态，点击绘图即可进行绘图。程序中还支持用户进行手动绘制，在程序中使用vector类

10、nodelist来存放用户的各结点，同时还生成了一个用二维数组K表示的无向图。其中Kij表示第i个点与第j个点之间有连线，其值为该直线与水平线的夹角。使用图深度优先探索算法生成相应的规则，依次访问的两条连的旋转角度可以通过查询数组K中得到。规则生成函数代码如下：CString CMywnd:Createrule()CPoint a=nodelist1-nodelist0;if(a.y<=0)stard*=-1;return Scan(stard,0);CString CMywnd:Scan(double d, int n)CString tempr;int x=0;/确定有几条边与该点相

11、连for(int i=n+1;i<nodelist.size();i+)if(kni!=-9999)x+;for(i=n+1;i<nodelist.size();i+)if(kni!=-9999)if(x>1)tempr+=""double degree=kni-d;if(degree>pi)degree-=double(2)*pi;if(degree<-pi)degree+=double(2)*pi;int num=0;while(true)double tempd=degree;if(tempd<0)tempd=-tempd;if(tempd-double(num)*pi/double(3)<(pi/double(6)break;num+;for(double m=0;m<abs(num);m+=1)if(degree>0)tempr+="+"elsetempr+="-"tempr+="F"tempr+=Scan(kni,i);if(x>1)tempr+=""x-;return tempr;生成规则后将规则自动放入用户输入规则框中，设置好初始代码与角度后即可进行绘图。四、 使用说明运行程序后，先在下拉框中选择所要绘制