CADCAM课程设计图形变换程序设计

实验一

实验要求：用任一种高级语言编写出3~4种常用的二维、三维图形基本变换程序。要求在报告中写出具体的调试过程，并附上源程序。

实验说明：本实验用C语言进行编程。

程序功能说明：

本程序为一个综合型程序：能实现二维和三维的图形的各种变换。例如，可以进行二维（或三维）图形的比例，平移，对称，旋转，错切五种变换。程序预设图形顶点个数最多不超过50个，如果需要扩大顶点数目，直接在程序开头的N值进行赋值。在进行旋转变换时，预设圆周率为M值，如果需修改时，直接对程序开头的M值进行修改。

程序功能的原理是通过变换基本矩阵，实现对顶点不同的变换，从而实现对图形的变换。

调试说明：

1：首先把源程序家加载到Visual C++6.0中。然后进行编译，组建，最后执行。

2：按照执行过程中的提示一步一步进行操作，最后输出结果。

具体步骤：

1：输入图形是几维图形。（二维或三维）

2：输入顶点个数（小于50），然后输入各点坐标，注意输完一个坐标后回车后输入下一个坐标。

3：输入变换类型，根据提示输入代表类型的数字。接下来输入相关变换所需要的参数。

4：待各个参数输入完毕后，回车后得到结果。

程序实例：对一个三维的六方体图形进行绕x轴旋转45度变换。

具体操作：（1）输入维数为3；（2）输入顶点数为6；

（3）输入各个坐标：（0,0,0），（0,1,0），（1,0,0），（0,0,1），（0,1,1）（1,1,1）。

（4）输入变换模式：此例是旋转，输入5；

（5）输入旋转轴，此处输入1；

（6）输入旋转度数：45。最后回车得到结果。

运算结果如下图：

源程序如下：

#include

#include

#define N 50

#define M 3.14159265

void erwei();

void sanwei();

void main()

{ int w;

printf("请输入是几维图形变换：二维（2）或三维（3）: ");

scanf("%d",&w);

if (w==2) erwei();

else

if (w==3) sanwei();

}

void erwei()

{ float a[3][3]={{1,0,0},{0,1,0},{0,0,1}};

int ii,k,h;

float b[N][2];

printf("请输入图形定点个数 : ");

scanf("%d",&k);

printf("请输入顶点坐标：\n");

for (ii=0;ii

scanf("%f,%f",&b[ii][0],&b[ii][1]);

printf("请输入变换模式：比例（1），对称（2），错切（3），平移（4），旋转（5）： "); scanf("%d",&h);

if (h==1)

{int m,n;

printf("请输入比例因子（x,y）： ");

scanf("%d,%d",&m,&n);

a[0][0]=m;a[1][1]=n;

}

else

if (h==2)

{int ch;

printf("请输入对称轴：x(1)或y(2)： ");

scanf("%d",&ch);

if (ch==1) a[1][1]=-1;

if (ch==2) a[0][0]=-1;

}

else

if (h==3)

{ int r; float f;

printf("请输入错切轴x(1)或y(2)和错切因子a（b）： ");

scanf("%d,%f",&r,&f);

if (r==1) a[1][0]=f;

if (r==2) a[0][1]=f;

}

else

if (h==4)

{float i,j;

printf("请输入平移坐标（x，y）： ");

scanf("%f,%f",&i,&j);

a[2][0]=i;a[2][1]=j;

}

else

if (h==5)

{float g;

printf("请输入旋转角度（度）： ");

scanf("%f",&g); g=M*g/180;

a[0][0]=cos(g);a[0][1]=sin(g);a[1][0]=-sin(g);a[1][1]=cos(g);

}

printf("经过变换后的坐标为:\n");

for (ii=0;ii

printf("%.2f,%.2f\n",b[ii][0]*a[0][0]+b[ii][1]*a[1][0]+a[2][0],b[ii][0]*a[0][1] +b[ii][1]*a[1][1]+a[2][1]);

}

void sanwei()

{float a[4][4]={{1,0,0,0},{0,1,0,0},{0,0,1,0},{0,0,0,1}};

float c[N][3],x1,y1,z1;int h,q,jj;

printf("请输入三维图形的顶点个数： ");

scanf("%d",&q);

printf("请输入顶点坐标： \n");

for(jj=0;jj

scanf("%f,%f,%f",&c[jj][0],&c[jj][1],&c[jj][2]);

printf("请输入变换模式：比例（1），对称（2），错切（3），平移（4），旋转（5）： "); scanf("%d",&h);

if (h==1)

{int l,m,n;

printf("请输入比例因子（x，y，z）： ");

scanf("%d,%d,%d",&l,&m,&n);

a[0][0]=l;a[1][1]=m;a[2][2]=n;

}

else

if (h==2)

{int ch;

printf("请输入对称面：xy（1），yz（2），zx（3）： ");

scanf("%d",&ch);

if (ch==1) a[2][2]=-1;

if (ch==2) a[0][0]=-1;

if (ch==3) a[1][1]=-1;

}

else

if (h==3)

{int str; float o,p;

printf("请输入错切面：xy（1），yz（2），zx（3）： ");

scanf ("%d",&str);

printf("请输入错切因子（a,b）: ");

scanf("%f,%f",&o,&p);

if (str==1) {a[1][0]=o;a[2][0]=p;a[0][1]=o;a[2][1]=p;}

if (str==2) {a[0][1]=o;a[2][1]=p;a[0][2]=o;a[1][2]=p;}

if (str==3) {a[1][0]=o;a[2][0]=p;a[0][2]=o;a[1][2]=p;}

}

else

if (h==4)

{float r,s,t;

printf("请输入平移坐标（x，y，z）： ");

scanf("%f,%f,%f",&r,&s,&t);

a[3][0]=r;a[3][1]=s;a[3][2]=t;

}

else

if (h==5)

{int e;

float du;

printf("请输入旋转轴，x轴（1），y轴（2），z轴（3）： ");

scanf("%d",&e);

printf("请输入旋转角度（度）: ");

scanf("%f",&du); du=M*du/180;

if(e==1){a[1][1]=cos(du);a[2][1]=-sin(du);a[1][2]=sin(du);a[2][2]=cos(du);} if(e==2){a[0][0]=cos(du);a[2][0]=-sin(du);a[0][2]=sin(du);a[2][2]=cos(du);} if(e==3){a[0][0]=cos(du);a[1][0]=-sin(du);a[0][1]=sin(du);a[1][1]=cos(du);} }

printf("经变换后坐标为:\n");

for (jj=0;jj

{x1=c[jj][0]*a[0][0]+c[jj][1]*a[1][0]+c[jj][2]*a[2][0]+a[3][0];

y1=c[jj][0]*a[0][1]+c[jj][1]*a[1][1]+c[jj][2]*a[2][1]+a[3][1];

z1=c[jj][0]*a[0][2]+c[jj][1]*a[1][2]+c[jj][2]*a[2][2]+a[3][2];

printf("%.2f，%.2f，%.2f\n",x1,y1,z1);}

}