基于C++实现绘制已知函数的图像功能

♻️ 资源大小1.64MB➡️资源下载https://download.csdn.net/download/s1t16/87453185大作业——MyPlot 函数绘制工具设置大作业的目的是希望同学们活用课程学到的知识锻炼解决实际问题的能力体验团队协作过程并从过程中学到更多课堂很难涉及的知识。一、任务描述1.1 函数绘制MyPlot 工具支持的函数绘制功能应包括以下三种1.1.1 元函数绘制已知一元函数方程绘制函数图像。该功能函数的声明为void plot2D( double (*func)(double), double minX, double maxX, int color);其中 func 为 C/C 语言实现的一元函数方程minX 和 maxX 表达定义域取值范围color 为颜色值。这里颜色通过红绿蓝三原色的数值表达每种颜色占用一个字节即取值范围 0-255拼合成一个 int 整数表达一种颜色。例如0x0000FF 表示红色0x00FF00 表示绿色0xFF0000 表示蓝色0x00FFFF 表示黄色0xFF00FF 表示亮紫色等。例如plot2D(func1, -7, 7, 0x00FF00);将使用绿色绘制函数 y func1(x)、且 x 取值范围[-7, 7]的图像。这时如果 func1 的定义如下所示则绘制的图像见任务 2.1。double func1(double x) { return x;}1.1.2 参数函数绘制已知一元参数方程绘制函数图像。该功能函数的声明为void plotPara( double (*funcX)(double), double (*funcY)(double), double minT, double maxT, int color);其中 funcX 和 funcY 分别为 C/C 语言实现的 X 和 Y 的参数方程 minT 和 maxT 表达参数的取值范围 color 为颜色值。例如plotPara(func31, func32, 0, 2 * 3.1416, 0xFF0000);将使用蓝色绘制由 x func31(t)、y func32(t)联立形成、且 t 取值范围[0, 2 * 3.1416]时的参数曲线。这时如果 func31 和 func32 的定义如下所示则绘制的图像见任务 2.3。double func31(double t) { return cos(t) * 2 – cos(t * 2); } double func32(double t) { return sin(t) * 2 – sin(t * 2); }1.1.3 元函数绘制已知二元函数方程绘制函数图像三维。该功能函数的声明为void plot3D( double (*func)(double, double), double minX, double maxX, double minY, double maxY);其中 func 为 C/C 语言实现的二元函数方程 minX 和 maxX 表达自变量 X 的取值范围 minY 和 maxY 表达自变量 Y 的取值范围。绘制二元函数时通常不设置颜色值而是根据函数值的大小设置不同的颜色值。例如plot3D(func6, -8, 8, -8, 8);将使用绘制 z func6(x, y)、且 x 取值范围[-8,8]、y 取值范围[-8,8]时的曲面。绘制曲面可以由绘制多个小四边形实现。这时如果 func6 的定义如下所示则绘制的图像见任务 2.6。double func6(double x, double y) { double r sqrt(x * x y * y); if (r 0.0) return 1.0; return sin(r) / r;}1.2 画布创建1.2.1 创建二维坐标系画布void createCanvas( int width, int height, int origX, int origY, int ratio, bool axis);其中 width 和 height 分别为输出图像的宽和高 origX 和 origY 表达坐标原点在图像中的位置简化起见我们规定 X 轴正方向向右Y 轴正方向向上 ratio 表示坐标单位对应于多少像素 axis 表示是否绘制坐标轴。例如createCanvas(800, 600, 400, 300, 10, true);表示创建了一张 800x600 的图像以其中的(400,300)位置为坐标原点每 10 个像素为一个单位而且绘制坐标轴。即图像的,(410,300)位置对应函数坐标系中的(1,0)点图像的(400,290)位置对应函数坐标系中的(0,1)点。1.2.2 创建三维坐标系画布void createCanvas3D( int width, int height, int origX, int origY, double rxx, double rxy, double ryx, double ryy, double rzx, double rzy);其中 width 和 height 分别为输出图像的宽和高 origX 和 origY 表达坐标原点在图像中的位置 rxx、rxy、ryx、ryy、rzx、rzy 分别为三维坐标系的坐标对图像 x、y 坐标的变换参数。具体参考下面的公式可以将三维坐标(X, Y,Z)变换为图像中的坐标(imgX, imgY)imgX origX rxx * X ryx * Y rzx * Z imgY origY rxy * X ryy * Y rzy * Z简单起见三维坐标系画布不绘制坐标轴或坐标平面。例如void createCanvas( 800, 600, 400, 300, 24.8438, -5.375, -16.175, -5.3, 0, -145);表示创建了一张 800x600 的图像以其中的(400,300)位置为坐标原点。坐标变换参数可用来得到任务 2.6 所需的效果。1.3 画布保存void saveCanvas(char * filename);其中 filename 表示输出的文件名。二、必做任务在完成上述功能函数的基础上通过在主函数中调用这些函数绘制出下列图像具体的参数可根据审美自行设定。2.1 直线函数绘制下面的图形保存为“1_line.bmp”。2.2 抛物线绘制下面的图形保存为“2_parabolic.bmp”。2.3 笛卡尔心形线绘制下面的图形保存为“3_heart.bmp”。提示调用 plotPara 函数实现。2.4 其他心形线绘制下面的图形保存为“4_heart.bmp”。提示可通过多次调用 plot2D 函数实现。2.5 多层心形线绘制下面的图形保存为“5_hearts.bmp”。提示可多次调用 plot2D 和 plotPara 函数实现。2.6 墨西哥草帽绘制下面的图形保存为“6_hat.bmp”。提示调用 plot3D 和实现。三、输入输出要求3.1 输入工具没有输入参数。但工程中应包括 func1.cpp、func2.cpp、func3.cpp、func4.cpp、func5.cpp 和 func6.cpp6 个.cpp 文件分别包含了任务 2.1-2.6 所绘制函数的 C/C 语言定义。3.2 输出输出为 6 个.bmp 文件func1.bmp、func2.bmp、func3.bmp、 func4.bmp、func5.bmp、func6.bmp分别对应任务 2.1-2.6 的绘制结果。.bmp 文件格式参见百科资料课堂上也会简单讲解。四、组队、提交要求及计分说明4.1 组队要求要求 2-4 人一组组队完成推荐 3 人一组。每组选出一名队长。4.2 提交要求每组由队长在网络学堂提交一个.zip 压缩包。组员可以但不必须在网络学堂提交作业时说明队长姓名学号但不要提交附件。发现组员在网络学堂提交附件的将单独扣分。压缩包内应包括但不限于程序源文件。放置在 src 文件夹下可以有多级目录应包括全部工程编译所需文件。应包含 3.1 节中描述的 6 个.cpp 文件。说明文档。一个 Word 或 Pdf 文档放置在压缩包根目录下内容应包括但不限于小组人员姓名、学号、班级、基本功能完成情况、扩展功能说明可选、分工情况注意这部分将作为小组内同学评分依据。演示视频。放置在压缩包根目录下内容应包括但不限于小组人员展示、基本功能演示、扩展功能演示可选。建议长度不超过 3 分钟大小不超过 30MB。如果上述内容过大无法上传至网络学堂可分别用一个内含有效链接的.txt 文件代替。4.3 计分说明要求主体使用 C/C 实现。完整实现第一、二、三节规定的全部任务就可以获得 100% 的大作业分值。允许调用其他库允许调用其他语言编写的函数。但如这样做应在说明文档中给出说明并扣除由此节省的工作量所对等的分值。本文档中扩展功能指本文档中未说明的绘制函数功能即扩展本文档第一节内容、更多的输入输出交互模式即扩展本文档第三节内容扩展任务指本文档中未说明的任务即扩展本文档第二节内容。实现扩展功能或扩展任务有额外加分分值视重要程度而定。“抑制内卷条款”实现扩展功能或扩展任务并不能获得超过100%的大作业分值但可以用来补足由于第2条规定导致的扣分。请各位同学在小组内充分沟通根据小组同学的兴趣、能力和时间安排选择是否实现扩展功能或扩展任务。程设大作业说明全部完成1 直线函数 保存为 func1.bmp函数表达式效果图抛物线 保存为 func2.bmp函数表达式效果图笛卡尔心形线 保存为 func3.bmp曲线参数方程效果图4 其他心形线 保存为 func4.bmp函数表达式注和。效果图5 多层心形线 保存为 func5.bmp曲线表达式注大心形的方程为极坐标换元得。故效果图墨西哥草帽 保存为 func6.bmp二元函数表达式效果图拓展功能说明命令行运行MyPlot plot2D或MyPlot plotPara或MyPlot plot3D输入一个表达式和自变量范围输出 custom.bmp。其中 plot2D 输入一元函数及自变量 x 范围绘制函数图像。plotPara 输入二维曲线参数方程及自变量 t 范围绘制二维曲线。plot3D 输入二元函数及自变量 x, y 范围绘制三维曲面。注表达式不能含有空格由于 scanf 本身的特性。乘号*不可省略。不直接支持双曲和反双曲函数。但可以展开如。例 1 函数表达式及自变量 x 范围MyPlot plot2D sin(1/x) -5 5效果图例 2 曲线参数方程及自变量 t 范围MyPlot plotPara 2*cos(t)/(1-cos(t)/2) 2*sin(t)/(1-cos(t)/2) 0 6.2832效果图例 3 二元函数与自变量 x,y 范围MyPlot plot3D (abs(x)^10abs(y)^10)^(2/10)-2 -2 2 -2 2效果图代码及文件结构main.cpp主函数所在处用于处理输入和调用 MyPlot 类MyPlot.cpp/MyPlot.hMyPlot 类的实现包括 plot2D、plotPara、plot3D 等函数func1.cpp~func6.cpp/func.h基本功能绘制所需的函数声明都在 func.h 中bmpheader.hbmp 文件头的结构简化版extend.cpp/extend.h拓展功能构建一个 function 类它通过输入的字符串函数表达式生成一棵表达式树并计算它的值font.txt字体信息显示数字要用autocompile.bat调用 G一键编译全部文件需要安装 G 到 path演示.bat一键演示基本 拓展功能需先编译func1.bmp~func6.bmp基本功能输出 6 个 bmp 文件custom.bmp扩展功能输出 bmp 文