Примеры графических программ

Пример 1: программа рисует звездноенебо с 400 «звездами», вспыхивающими постепенно, и полную желтую луну.

Програлша 29

program sky;

uses crt,graph;

var k,gd,gm:integer;

begin gd:=detect;

initgraph (gd, gm, ' '); randomize;

for k:=l to 400 do

begin putpixel(random(640),random(480),random(15)+1); delay(10);

end;

setfillstyle(l,14); setcolor(14);

circle(550,80,30) ; floodfill(550,80,14) ;

repeat until keypressed; closegraph

end.

Пример 2. Узор. Используя простейшие геометрические образы строят замечательные графические изображения. Ниже приведена программа изображения муарового узора, полученного пересечением двух семейств расходящихся отрезков прямых. Качество и изображение получаемого узора зависит в основном от трех параметров: kl, k2 - расстояний между отрезками слева и справа ; h - смещения вниз (вверх) всего семейства.

Программа 30

program uzor;

uses crt, graph;

var gd,gm,errCode,i,kl,k2,h; integer;

begin

kl:=8; k2:=3; h:=110; gd:=Detect; InitGraph(gd,gm.'') ;

errCode:=GraphResult ;

if errCode = grOk then begin

setcolor(green); *

for i:=l to (420 div kl) do

begin line(0,i*kl,640,i*k2+h); line(0,i*k2+h,640,i*kl);

end;

repeat until keypressed; CloseGraph;

end else writeln('errCode=',errCode)

end.

Процедуры построения прямоугольных фигур удобно использовать, в частности, при построении схем, диаграмм.

Пример 3: программа 31 строит столбчатую диаграмму, наглядно отражающую числовую информацию о населении 6 крупных городов мира: Токио, Гамбурга, Москвы, Бангкока, Мехико и Парижа.

Программа 31

program colon;

uses crt,graph;

const m:array[l..6] of real=(11500,2300,9700.5100,12400,8200) ;

name:array[I..6] of

string =('Токио','Гамбург','Москва','Бангкок','Мехико','Париж');.

var gd,gm,k,n,s:integer; st:string[6];

begin

gd:=detect;

initgraph(gd,gm,' ');

setcolor(15);

setlinestyle(0,0,1);

line(60,400,620,400);

line(60,400,60,100) ;

settextstyle(0,0,1);

for k:=l to 12 do begin n:=1000*k; str(n.st);

outtextxy(10,400-20*k-4,st);

line(60,400-k*20,65,400-k*20)

end;

setcolor(14); settextstyle(0,0,2);

outtextxy(120,20, 'Население городов (тысяч)'); settextstyle(0,0,1);

for k:=l to 6 do begin setfillstyle(1,k+2);

bar(100+(k-l)*70,400,100+k*70,round(400-m[k]/1000*20)) ;

outtextxy(100+(k-l)*70+4,450,name[k]) ;

end;

repeat until keypressed;

closegraph

end.

Процедура bar3d(xl,yl,x2,y2,d,top) рисует трехмерный столбец, глубина которого определяется параметром d. Последний параметр процедуры top - логического типа. Если top=true, рисуется верхнее основание столбика, в противном случае оно не изображается, что позволяет рисовать столбики один над другим. Диаграммы с трехмерными столбиками красивы, но их труднее создавать.

Построение графиков функций. Построение графиков функции - неотъемлемая часть большинства программ, предназначенных для обучения математике, физике. Ниже представлен пример программы построения графика функции y=x*x*sin(l/x). на произвольном отрезке [а, b]. Количество точек графика (параметр п) также задается произвольно (точка х=0 исключается, так как в ней функция не определена). В программе также определяются величины tl=(xl-x0)/(b-a) и t2=(yl-y0)/(2m), которые означают масштабы по осям Х и Y соответственно.

График рассматриваемой функции представлен на двух отрезках [а, b] и [-0.1,0.1]. Чтобы построить график другой функции, достаточно задать ее аналитический вид в описании функции (function f).

Программа 32

programgrafik;

uses crt, graph;

var gd,gm, errCode : integer; a,b : real; n : integer;

function f(x:real):real;

begin ifx<>0 thenf:=x*x*sin(l/x);

end;

procedure grafun(xO,xl,yO,yl,n :word;a,b;real);

var h,m,x, tl,t2 : real; i, u,v,xv,yv : word;

begin

h:=(b-a)/n; (поиск максимума f(x)} m:=abs(f (a));

for i:=l to n do if m<abs(f(a+i*h)) then m:=abs(f(a+i*h)) ;

tl:=(xl-x0)/(b-a);

t2:=(yl-y0)/(2*m); (построение координатных осей)

setfillstyle(l,15); bar(x0-5,y0-5,xl+5,yl+5) ;

xv:=round(x0-a*tl); yv:=round((yO+yl)/2) ;

setcolor(l); line(xv,y0,xv,yl);

 line(xO,yv,xl.yv) ;

 Moveto(xO,yv-round(f(a) *t2)); (установка курсора в начало графика}

setcolor(3); (построение графика) for i:=l to n do begin x:=a+i*h; u:=x0+round((x-a)*tl);

v:=yv-round(f(x)*t2); lineto(u,v);

end;

end; (конец процедуры } begin

clrscr; write ('введи a,b и n : '); readln(a,b,n); gd^Detect;

 InitGraph (gd,gm, ' ' ) ;

errCode:=GraphResult ;

 if errCode = grOk then begin

grafun(100,500,50,300,n,a,b);

grafun(550,620,10,100,200,-0.1,0.1);

repeat until keypressed; CloseGraph;

end else writeln( "ezzCode=' ,errCode)

end.

Для изображения поверхностей, определяемых функцией двух переменных z=f(x,y), можно использовать разные способы. Одним из них является метод построения семейства одномерных графиков функции z=f(x.y) от одной переменной х или у различных фиксированных значениях другой. Это может быть хорошей тренировкой для самостоятельной работы по освоению графики.

Построение движущихся изображений. Особую ценность в графике представляет организация движения фрагментов рисунка. Наиболее просто это сделать по следующему плану:

• нарисовать фрагментв нужном месте экрана;

• стереть фрагмент, рисуя его цветом фона или используя процедуру cleardevice;

• снова нарисовать фрагмент в другом месте экрана.

Такой способ осуществлен в программе billiard, где два шарика радиусом 5 пикселей разных цветов двигаются с одинаковой скоростью внутри зеленого прямоугольника, построенного с помощью процедуры bar.

Процедура blou измеряет смещение центра шарика от сторон прямоугольника по каждой оси и, если это смещение на следующем шаге цикла станет меньше радиуса, изменяет направление движения, моделируя поведение упругого шара при ударе о стенку.

В программе также рассмотрена ситуация соприкосновения шариков во время их движения. Она решается примитивно просто: каждый шарик меняет направление своего движения на противоположное.

Программа 33

program billiard;

uses crt,graph;

var х,y,dx,dy,gd,gm:integer; xl,yl,dxl,dyl:integer;

procedure blow(a,b:integer; var c,d:integer);

begin if (a<107) or (a>523) then c:=-c;

if (b<107) or (b>363) then d:=-d;

end;

begin

gd:=detect; initgraph(gd,gm,''); setcolor(14);

setlinestyle(0,0,1); rectangle(99,99,531,371) ;

setfillstyle(l,3); bar(100,100,530,370) ;

x:=320; y:=240; dx:=2; dy:°2;

xl:=320; yl:=200; dxl:=-2; dyl:=-2;

repeat circle(x,y,5); setcolor(4); circle(xl,yl,5);

blow(x,y,dx,dy); blow(xl,yl,dxl,dyl); delay(10);

if (abs(x-xl)<=10) and (abs(y-yl)<=10) then begin

dx:—dx; dy:=-dy; dxl:=-dxl; dyl:=-dyl; delay(300)

end;

setcolor(3); circle(х,у,5);

x:=x+dx; y:=y+dy;

setcolor(3); circle(xl,yl,5) ;

xl:=xl+dxl; yl:=yl+dyl; setcolor(14)

until keypressed;

closegraph

end.

Еще один способ организации движения на экране, широко применяющийся в компьютерных играх, связан с использованием нескольких экранных страниц. В режиме Vgamed их две, а в режиме Vgalo - четыре. Страницы имеют номера: 0,1,... В любой момент времени одну из страниц можно сделать видимой и посмотреть ее содержимое на экране с помощью процедуры setvisualpage(номep). Визуальная страница обычно пассивна, т.е. на ней нельзя выполнять графические процедуры. Другую страницу можно объявить активной с помощью процедуры setactivepage(номep). Активная страница невидима для пользователя. На ней можно подготовить другой рисунок. В следующий момент можно поменять роли страниц, т.е. визуальную сделать активной и невидимой и на ней рисовать следующий кадр, а бывшую активную сделать визуальной и показать объект в новом месте экрана.

В программе helicopter с помощью страниц моделируется вращение винтов вертолета. Две процедуры verti и vert2 подготавливают рисунки вертолета с разным положением винтов. Изображения выводятся на разные страницы, которые потом по очереди становятся то видимыми, то активными.

В программе организовано также движение вертолета по эллиптической орбите. Центр орбиты - точка (х0,у0) - располагается в центре экрана, числа а=250 и b=130 -горизонтальная и вертикальная полуоси эллипса. Положение вертолета на орбите 'вычисляется по формулам

u=x0+round(a*cosp), t=y0+round(b*sinp),

где р - чекущии угол, образованный радиус-вектором точки эллипса с осью абсцисс.

Программа 34

program helicopter;

uses crt,graph;

const step=0.01;

var gd,gm,u,t,z,k,xO,yorc,ac,vi:integer; p,a,b:real;

procedure vertl(x,у:integer) ;

begin

cleardevice; setcolor(14);

setlinestyle (0,0,1); setfillstyle(1,3) ;

line(x+12,y,x+36,y);line(x+24,y,x+24,y+8) ;

fillellipse(x+24,y+14,12,7); moveto(x+18,y+20);

lineto(x,y+20); lineto(x,y+14);

line(x+18.y+28,x+30,y+28); line(x+24,y+27,x+24,y+21) ;

end;

procedure vert2(x,у:integer);

begin

cleardevice; setcolor(14);

setlinestyle(0.0,1); setfillstyle(1,3) ;

line(x+22,y,x+26,y); line(x+24,у,x+24,y+8) ;

fillellipse(x+24,y+14,12,7); moveto(x+18,y+20) ;

lineto(x,y+20); lineto(x,y+14) ;

line(x-3,y+14,x+3,y+14); line(x+24,y+27,x+24,y+21) ;

line(x+18,y+28.x+30,y+28);

end;

begin

gd:=vga; gm:=vgamed; initgraph(gd,gm,' ');

x0:=getmaxx div 2; y0:=getmaxy div 2;

z:=l; p:=pi; a:=250; b:=130; ac:=0; vi:=l;

for k:=l to 800 do

begin u:=x0+round(a*cos(р)); t:=y0-round(b*sin(p));

• setactivepage(ac); setvisualpage(vi);

if z=l then vertl(u,t) else vert2(u,t); z:=-z;

delay(50); p:=p+step; c:=ac; ac:=vi; vi:=c:

end; closegraph

end.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие бывают режимы графического экрана?

2. Охарактеризуйте возможности процедур модуля Graph.

3. Какие есть способы построения движущихся изображений?

4. Постройте трехмерные столбчатую и круговую анаграммы для примеров, рассмотренных в данном параграфе.

5. Изобразите поверхность функции z=Sin(x)+Cos(y), предусмотрев удаление «невидимых линии».

6. Создайте демонстрационную модель идеального газа в замкнутом объеме.