GDI+绘制极坐标图(Polar Diagram)

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GDI+绘制极坐标图(Polar Diagram)

范大脚脚 2017-11-13 17:26:00 浏览845
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这是一个简单的GDI+的例子。讲的是怎么从无到有绘制一个极坐标系,以及在此基础上绘制数据图。按照类似的思路,你可以画出直角坐标系、对数直角系、外太空银河系……
本文比较浅显,觉得没有帮助者请按组合键:Alt+F4,走好。
欢迎大家指教,欢迎改造,然后把代码和图贴在这里。大家一起看看能把自己的创造力激发到什么程度。
你可以通过本文学到怎么用非数学的方法解决数学问题,以此类推,就算碰到不懂的东西,也可以用自己懂的东西来代替。编程序,尤其是界面编程,只需要「看起来一样」,更敬业点就「用起来一样」。至于你要不要用什么jjyy的技术,的技巧,的手段,都是浮云。
不多说了。我们要做的东西最后效果是这样的。

图中曲线是一个天线方向图,非常适合在极坐标下描绘。 文中是直接在窗体上绘制,你完全可以自行封装到控件里,这样用起来更加方便。
(正文开始) 写在前面的话 做事情,一切以目标为出发点,倒着找过去,看有哪些方法技术资源,具体的方法技术手段都是次要的,只要能达到目的。 我不会多线程,如果你需要让它运行在单独的线程上,还请自己改造。(似乎还真有这样ocd的人吧,哈哈)
目标设定 (下面是例子,不针对任何人物、事件、团体、星球) boss接到了一单生意,是帮某山寨厂做一个山寨手机天线的信号测试系统。其中,我分到的部分是做天线方向图的显示界面模块。其实我懂个p的天线、方向图之类的啊,于是boss告诉我,并强调:我不管你怎么做,总之要「看起来」像这样。

ok,不管会不会,山寨是本行,拿着原版开始分析。
分析坐标系 说实话,数学那套玩意老早就还给老师了,现在要让我玩坐标系这样高深的东西。得亏哥们还有点印象,这样圆不拉叽的图,一般用极坐标来画是比较方便的。连上Wikipedia复习一下:极坐标是一个二维坐标系统。该坐标系统中的点由一个夹角和一段相对中心点——极点(相当于我们较为熟知的直角坐标系中的原点)的距离来表示。

嗯,很好,乱七八糟的,看不太懂啊,怎么办。不管了,把这东西先放一遍,还是用山寨的方法解决。把boss给的那张图拿来分析下,其实就是很多同心圆,和过圆心的辐条(借用自行车术语,虽然不知道正确的名字,就这么叫了吧)。
那么我只需要画出同心圆,再画辐条,就ok了吧。画同心圆怎么画呢?嗯,我可以这样,从外面的大圆开始,用DrawEllipse()画一个圆,然后收缩下半径,再画一个,如此这般……好了,有想法就行动,管他是nb方法还是sb方法,一直坐那zb,最后被炒了那才sb。
画出同心圆的方法。

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    e.Graphics.SmoothingMode = System.Drawing.Drawing2D.SmoothingMode.AntiAlias;    // 图形抗锯齿
    e.Graphics.TextRenderingHint = System.Drawing.Text.TextRenderingHint.AntiAlias; // 文字抗锯齿

接下来就要画辐条了。那个线可不能就像图里一个十字叉就完事了的,肯定要能自己设n条。想当初就是曾经思维简单了没有考虑到这种变数,被客户和boss烦得天昏地暗。再也不会上当了。
辐条怎么画呢,思考下,在草稿纸上画画先。
(以下都是中学数学,本人上了大学以后数学从没及格过)

从少到多看看辐条的规律。啊,原来是这样啊,我不一定非要把辐条看成穿过圆心的,我可以看成从圆心发出的n个射线,把圆切成了n个扇面,每个角度就是360°÷n。这样那就好办了,刚才我画圆的时候已经算出来圆心位置了,只要再算出射线终点的坐标,就可以用DrawLine()画线了。但是,射线终点又要怎么算呢,我可是要画到GDI+里哦。

用黑色的笔画出圆,红色的画出GDI+坐标系,那么就可以算出来终点在GDI+下的坐标。圆心(x0,y0)和r半径刚才我已经算出来了,θ就是360/n。现在所有参数都确定了,只要把圆心、半径这几个我需要使用的变量从画圆的方法里拿出来大家用,我就可以开始写画辐条的方法了。

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    // 画角度值
    g.DrawString(angle.ToString("0") + "°", this.Font, Brushes.Gray, endPoint);


哦,卖糕的,问题多多哦。最下面的字跑出画面了,上面的和左边的字跑到圆圈里面,右边的字也有点往里靠。改改试试看。先把画圆的区域缩小一点,以便下面的标签能显示出来。

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    //drawDiagramCircles(e.Graphics, this.ClientRectangle);
    // 缩小点画圆的区域
    Rectangle rect = this.ClientRectangle;
    rect.Inflate(0, -20);
    drawDiagramCircles(e.Graphics, rect);


ok,解决下一个问题。先思考下,什么情况下字会跑到圆里去:θ∈(90°, 270°)这个区间。那我就在这个区间画文字的时候,把文字往左平移出去就行了。而270°时,我把文字往上移动试试看。在drawCrosshair()画文字的地方。

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    // 把要画的字符串提出来便于操作
    string angleString = angle.ToString("0") + "°";
 
    // 画角度值,如果文字在90-270度区间内,
    PointF textPoint = endPoint;
 
    if (angle == 270)
        textPoint.Y -= TextRenderer.MeasureText(angleString, this.Font).Height; // 用TextRenderer测量字符串大小
    else if (angle < 270 && angle > 90)
        textPoint.X -= TextRenderer.MeasureText(angleString, this.Font).Width;
    else
        textPoint.X += 8; // 随便来点漂移
 
    g.DrawString(angleString, this.Font, Brushes.Gray, textPoint);

看看效果。

嗯哼,很好。(其实我觉得最好的办法是分象限,比如第一象限就增加x、增加y,第二象限就增加x、减少y,第三象限减少x、减少y,第四象限减少x、增加y)
加入数据点
光画一副坐标系那肯定是什么都干不了的,所以还有最重要的添加数据。所谓一个数据,就是包含了角度、数值的这样一组数,比如天线对着某个方向(角度)的接收信号强度(数值)。角度很好理解,就是0到360°,然后转圈。数值就要费点功夫了。用户添加的数据,肯定是他们采集到的真实数据。这个数据,要映射到我这里做的坐标图里面,使其同样大小数值具有同样的映射点,最小数值映射在圆心,最大数值映射在射线终点。这样,所有的数据就都可以用这张图来记录了。下面使用最简单的线性映射来设计。所谓线性映射,其实就是这样。

所以,在全局变量里,我加入了数据范围的上下限。(可以任意,只要max大于min,不能等于)

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    float min = 0;
    float max = 100;

为了便于后续操作,我决定把「角度 - 数值」这样一组数据封装在一个类里,然后用一个列表来存储管理。

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    private PointF getMappedPoint(PolarValue pv)
    {
        // 计算映射在坐标图中的半径
        float r = radius * (pv.Value - min) / (max - min);
        // 计算GDI+坐标
        PointF pt = new PointF();
        pt.X = (float)(r * Math.Cos(pv.Angle * Math.PI / 180) + center.X);
        pt.Y = (float)(r * Math.Sin(pv.Angle * Math.PI / 180) + center.Y);
        return pt;
    }

写到这里,我不由得回头看了看刚才画辐条时,为了计算辐条终点而写的getPoint()方法。这两个方法实在是太像了,唯一区别就是getMappedPoint()使用变化的数值,而getPoint()使用固定的数值(辐条终点可以认为是r=R,即value=max)。现在合并这两个方法,并修改相应调用的地方。

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    // 合并后的映射方法
    private PointF getMappedPoint(float angle, float value)
    {
        // 计算映射在坐标图中的半径
        float r = radius * (value - min) / (max - min);
        // 计算GDI+坐标
        PointF pt = new PointF();
        pt.X = (float)(r * Math.Cos(angle * Math.PI / 180) + center.X);
        pt.Y = (float)(r * Math.Sin(angle * Math.PI / 180) + center.Y);
        return pt;
    }

修改调用的地方

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    // 在drawCrosshair()中
    // (略)
    // 得到终点
    endPoint = getMappedPoint(angle, max);

现在可以一口气把所有数据点画出来了。

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    private void drawPoints(Graphics g, List<PolarValue> pointList)
    {
        // 计算下一点
        PointF nextPt;
        for (int i = 0; i < pointList.Count; i++)
        {
            if ((i + 1) < pointList.Count)
                nextPt = getMappedPoint(pointList[i + 1].Angle, pointList[i + 1].Value);
            else
                nextPt = getMappedPoint(pointList[0].Angle, pointList[0].Value);
 
            // 连接当前点和下一点
            g.DrawLine(Pens.Black, nextPt, getMappedPoint(pointList[i].Angle, pointList[i].Value));
        }
    }

随便添加几个数据,顺便设置下圆圈数和辐条数,看看效果如何。
圆圈=3,辐条=4

圆圈=6,辐条=8


圆圈=9,辐条=16


一些变化
(以下内容为搞笑) 好了,我们做完了这个项目,送走了天线的客户。现在又来了一个游戏的客户。他要求我们要制作一个类似FIFA或者实况的运动游戏,游戏里面要有一个运动员个人素质参数的查看界面。 我们要怎么做?重新做?不,就着上一个客户的稍微那么改上一改,就像这样。




本文转自夜&枫博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/newstart/archive/2013/01/05/2845740.html,如需转载请自行联系原作者




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