完善实验一
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#include <GL/glut.h>
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#include <iostream>
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// --- 定义区域编码 ---
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#define INSIDE 0 // 0000
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#define LEFT 1 // 0001
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#define RIGHT 2 // 0010
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#define BOTTOM 4 // 0100
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#define TOP 8 // 1000
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// --- 定义裁剪窗口结构 ---
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struct ClipWindow {
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float xmin, xmax, ymin, ymax;
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};
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// --- 全局变量设置 ---
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ClipWindow rect;
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int x_0, y_0, x_1, y_1; // 线段端点
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/**
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* 计算点 (x, y) 的区域编码
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*/
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int computeCode(float x, float y, ClipWindow rect) {
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int code = INSIDE;
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if (x < rect.xmin) code |= LEFT;
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else if (x > rect.xmax) code |= RIGHT;
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if (y < rect.ymin) code |= BOTTOM;
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else if (y > rect.ymax) code |= TOP;
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return code;
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}
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/**
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* Cohen-Sutherland 算法核心
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* 注意：这里传入坐标的引用，直接修改坐标值以得到裁剪后的结果
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*/
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void cohenSutherlandClip(float& x_0, float& y_0, float& x_1, float& y_1, ClipWindow rect) {
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int code1 = computeCode(x_0, y_0, rect);
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int code2 = computeCode(x_1, y_1, rect);
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bool accept = false;
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while (true) {
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// 如果两端点都在窗口内 (0000 | 0000 == 0)
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if (!(code1 | code2)) {
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accept = true;
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break;
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}
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// 如果两端点都在窗口的同一侧外部 (例如都在左边：0001 & 0001 != 0) 按位与运算
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else if (code1 & code2) {
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break; // 直接舍弃
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}
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// 3. 线段部分在窗口内，需要求交点
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else {
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int code_out;
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float x, y;
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// 选择窗口外的一个端点
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if (code1 != 0)
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code_out = code1;
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else
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code_out = code2;
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// 计算交点
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if (code_out & TOP) {
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x = x_0 + (x_1 - x_0) * (rect.ymax - y_0) / (y_1 - y_0);
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y = rect.ymax;
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}
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else if (code_out & BOTTOM) {
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x = x_0 + (x_1 - x_0) * (rect.ymin - y_0) / (y_1 - y_0);
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y = rect.ymin;
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}
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else if (code_out & RIGHT) {
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y = y_0 + (y_1 - y_0) * (rect.xmax - x_0) / (x_1 - x_0);
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x = rect.xmax;
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}
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else if (code_out & LEFT) {
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y = y_0 + (y_1 - y_0) * (rect.xmin - x_0) / (x_1 - x_0);
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x = rect.xmin;
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}
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// 用交点替换原来的外部端点
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if (code_out == code1) {
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x_0 = x; y_0 = y;
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code1 = computeCode(x_0, y_0, rect);
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}
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else {
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x_1 = x; y_1 = y;
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code2 = computeCode(x_1, y_1, rect);
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}
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}
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}
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// 如果接受，则绘制裁剪后的线段（蓝色）
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if (accept) {
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glBegin(GL_LINES);
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glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); // 蓝色
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glVertex2f(x_0, y_0);
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glVertex2f(x_1, y_1);
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glEnd();
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}
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||||
}
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// --- 显示回调函数 ---
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void myDisplay() {
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glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
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// 1. 绘制裁剪窗口 (红色线框)
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glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); // 红色
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glBegin(GL_LINE_LOOP);
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glVertex2f(rect.xmin, rect.ymin);
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||||
glVertex2f(rect.xmax, rect.ymin);
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||||
glVertex2f(rect.xmax, rect.ymax);
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||||
glVertex2f(rect.xmin, rect.ymax);
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glEnd();
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// 2. 绘制原始线段 (绿色)
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// 注意：为了演示效果，我们在调用裁剪函数前，先保存原始坐标，
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// 或者在这里直接用初始值绘制。这里我们使用初始值绘制。
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int orig_x_0 = 50, orig_y_0 = 350;
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int orig_x_1 = 550, orig_y_1 = 50;
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glBegin(GL_LINES);
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glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); // 绿色
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glVertex2f(orig_x_0, orig_y_0);
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glVertex2f(orig_x_1, orig_y_1);
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glEnd();
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// 3. 执行裁剪并绘制结果 (蓝色)
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// 使用 float 变量传入，因为算法内部会修改它们
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float cx_0 = orig_x_0, cy_0 = orig_y_0;
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float cx_1 = orig_x_1, cy_1 = orig_y_1;
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||||
// 加粗蓝色线条以便区分
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glLineWidth(3.0);
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cohenSutherlandClip(cx_0, cy_0, cx_1, cy_1, rect);
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glLineWidth(1.0); // 恢复线宽
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glFlush();
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}
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// --- 初始化设置 ---
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void Init() {
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glShadeModel(GL_FLAT);
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rect.xmin = 100;
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rect.xmax = 400;
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||||
rect.ymin = 100;
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rect.ymax = 300;
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}
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||||
// --- 窗口大小调整 ---
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void myReshape(int w, int h) {
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glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h);
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glMatrixMode(GL_PROJECTION);
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||||
glLoadIdentity();
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||||
// 设置二维投影范围，与坐标数值对应
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||||
gluOrtho2D(0.0, (GLdouble)w, 0.0, (GLdouble)h);
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||||
glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
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||||
}
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||||
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||||
// --- 主函数 ---
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int main(int argc, char* argv[]) {
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glutInit(&argc, argv);
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glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE);
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||||
glutInitWindowPosition(100, 100);
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||||
glutInitWindowSize(600, 400);
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||||
glutCreateWindow("实验2_03毕爽爽 Cohen-Sutherland 算法");
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||||
Init();
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||||
glutDisplayFunc(myDisplay);
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||||
glutReshapeFunc(myReshape);
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||||
glutMainLoop();
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return 0;
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||||
}
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#include <GL/glut.h> // 引入 GLUT/OpenGL 头文件，提供窗口和绘图函数。
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#include <iostream> // 引入输入输出流库，便于需要时输出调试信息。
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||||
// 空行：分隔头文件和区域编码定义。
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// --- 定义区域编码 ---
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#define INSIDE 0 // 0000，表示点在裁剪窗口内部。
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#define LEFT 1 // 0001，表示点在裁剪窗口左侧。
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||||
#define RIGHT 2 // 0010，表示点在裁剪窗口右侧。
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||||
#define BOTTOM 4 // 0100，表示点在裁剪窗口下方。
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||||
#define TOP 8 // 1000，表示点在裁剪窗口上方。
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||||
// 空行：分隔宏定义和结构体定义。
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||||
// --- 定义裁剪窗口结构 ---
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struct ClipWindow { // 定义用于保存裁剪窗口边界的结构体。
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float xmin, xmax, ymin, ymax; // 保存裁剪窗口的左、右、下、上边界。
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||||
}; // 结构体定义结束。
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||||
// 空行：分隔结构体和全局变量。
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||||
// --- 全局变量设置 ---
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ClipWindow rect; // 定义全局裁剪窗口对象。
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int x_0, y_0, x_1, y_1; // 定义线段端点坐标变量。
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||||
// 空行：分隔全局变量和函数说明。
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||||
/** // 文档注释开始。
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||||
* 计算点 (x, y) 的区域编码 // 说明 computeCode 函数的作用。
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||||
*/ // 文档注释结束。
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||||
int computeCode(float x, float y, ClipWindow rect) { // 根据点坐标和裁剪窗口计算区域编码。
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int code = INSIDE; // 初始认为点在窗口内部。
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||||
if (x < rect.xmin) code |= LEFT; // 如果点在左边界外，则添加 LEFT 标记。
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||||
else if (x > rect.xmax) code |= RIGHT; // 如果点在右边界外，则添加 RIGHT 标记。
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||||
if (y < rect.ymin) code |= BOTTOM; // 如果点在下边界外，则添加 BOTTOM 标记。
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||||
else if (y > rect.ymax) code |= TOP; // 如果点在上边界外，则添加 TOP 标记。
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||||
return code; // 返回最终区域编码。
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||||
} // 区域编码函数结束。
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||||
// 空行：分隔区域编码函数和裁剪函数说明。
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||||
/** // 文档注释开始。
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||||
* Cohen-Sutherland 算法核心 // 说明该函数执行 Cohen-Sutherland 线段裁剪。
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||||
* 注意：这里传入坐标的引用，直接修改坐标值以得到裁剪后的结果 // 说明引用参数会被函数内部更新。
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||||
*/ // 文档注释结束。
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||||
void cohenSutherlandClip(float& x_0, float& y_0, float& x_1, float& y_1, ClipWindow rect) { // 定义 Cohen-Sutherland 线段裁剪函数。
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||||
int code1 = computeCode(x_0, y_0, rect); // 计算第一个端点的区域编码。
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||||
int code2 = computeCode(x_1, y_1, rect); // 计算第二个端点的区域编码。
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||||
bool accept = false; // 定义是否接受裁剪结果的标志，初始为 false。
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||||
// 空行：分隔初始化和裁剪循环。
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while (true) { // 不断处理线段，直到确定接受或舍弃。
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||||
// 如果两端点都在窗口内 (0000 | 0000 == 0)。
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if (!(code1 | code2)) { // 两个区域编码按位或为 0，说明整条线段在窗口内。
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accept = true; // 标记线段可以被接受。
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||||
break; // 退出裁剪循环。
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||||
} // 完全可见判断结束。
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||||
// 如果两端点都在窗口的同一侧外部 (例如都在左边：0001 & 0001 != 0) 按位与运算。
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||||
else if (code1 & code2) { // 两个区域编码按位与不为 0，说明线段完全在同一外侧。
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||||
break; // 直接舍弃该线段并退出循环。
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} // 完全不可见判断结束。
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// 3. 线段部分在窗口内，需要求交点。
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else { // 线段部分可见，需要把窗口外端点裁到边界上。
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int code_out; // 保存当前选中的窗口外端点区域编码。
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||||
float x, y; // 保存线段与裁剪边界的交点坐标。
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||||
// 空行：分隔局部变量和外部端点选择。
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||||
// 选择窗口外的一个端点。
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if (code1 != 0) // 如果第一个端点在窗口外。
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code_out = code1; // 选择第一个端点作为待裁剪端点。
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else // 否则说明第二个端点在窗口外。
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code_out = code2; // 选择第二个端点作为待裁剪端点。
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||||
// 空行：分隔外部端点选择和交点计算。
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// 计算交点。
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if (code_out & TOP) { // 如果端点在上边界外，则与上边界求交。
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x = x_0 + (x_1 - x_0) * (rect.ymax - y_0) / (y_1 - y_0); // 根据直线参数方程计算交点 x 坐标。
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||||
y = rect.ymax; // 交点 y 坐标等于上边界。
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||||
} // 上边界求交结束。
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||||
else if (code_out & BOTTOM) { // 如果端点在下边界外，则与下边界求交。
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x = x_0 + (x_1 - x_0) * (rect.ymin - y_0) / (y_1 - y_0); // 根据直线参数方程计算交点 x 坐标。
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y = rect.ymin; // 交点 y 坐标等于下边界。
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||||
} // 下边界求交结束。
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else if (code_out & RIGHT) { // 如果端点在右边界外，则与右边界求交。
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||||
y = y_0 + (y_1 - y_0) * (rect.xmax - x_0) / (x_1 - x_0); // 根据直线参数方程计算交点 y 坐标。
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||||
x = rect.xmax; // 交点 x 坐标等于右边界。
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} // 右边界求交结束。
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else if (code_out & LEFT) { // 如果端点在左边界外，则与左边界求交。
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y = y_0 + (y_1 - y_0) * (rect.xmin - x_0) / (x_1 - x_0); // 根据直线参数方程计算交点 y 坐标。
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x = rect.xmin; // 交点 x 坐标等于左边界。
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} // 左边界求交结束。
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||||
// 空行：分隔交点计算和端点替换。
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||||
// 用交点替换原来的外部端点。
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if (code_out == code1) { // 如果被裁剪的是第一个端点。
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||||
x_0 = x; y_0 = y; // 用交点更新第一个端点坐标。
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||||
code1 = computeCode(x_0, y_0, rect); // 重新计算第一个端点的区域编码。
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||||
} // 第一个端点更新结束。
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else { // 否则被裁剪的是第二个端点。
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||||
x_1 = x; y_1 = y; // 用交点更新第二个端点坐标。
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||||
code2 = computeCode(x_1, y_1, rect); // 重新计算第二个端点的区域编码。
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||||
} // 第二个端点更新结束。
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} // 部分可见处理结束。
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||||
} // 裁剪循环结束。
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||||
// 空行：分隔裁剪循环和结果绘制。
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||||
// 如果接受，则绘制裁剪后的线段（蓝色）。
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||||
if (accept) { // 如果线段最终被接受。
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||||
glBegin(GL_LINES); // 开始按线段方式提交顶点。
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||||
glColor3f(0.0f, 0.0f, 1.0f); // 设置绘制颜色为蓝色。
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||||
glVertex2f(x_0, y_0); // 提交裁剪后线段的起点。
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||||
glVertex2f(x_1, y_1); // 提交裁剪后线段的终点。
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||||
glEnd(); // 结束线段顶点提交。
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||||
} // 接受线段绘制结束。
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||||
} // Cohen-Sutherland 裁剪函数结束。
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||||
// 空行：分隔裁剪函数和显示回调函数。
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||||
// --- 显示回调函数 ---
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void myDisplay() { // 定义窗口重绘时调用的显示函数。
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||||
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // 清除颜色缓冲区。
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||||
// 空行：分隔清屏和裁剪窗口绘制。
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||||
// 1. 绘制裁剪窗口 (红色线框)。
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||||
glColor3f(1.0f, 0.0f, 0.0f); // 设置绘制颜色为红色。
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||||
glBegin(GL_LINE_LOOP); // 开始绘制闭合线框。
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||||
glVertex2f(rect.xmin, rect.ymin); // 提交裁剪窗口左下角顶点。
|
||||
glVertex2f(rect.xmax, rect.ymin); // 提交裁剪窗口右下角顶点。
|
||||
glVertex2f(rect.xmax, rect.ymax); // 提交裁剪窗口右上角顶点。
|
||||
glVertex2f(rect.xmin, rect.ymax); // 提交裁剪窗口左上角顶点。
|
||||
glEnd(); // 结束闭合线框顶点提交。
|
||||
// 空行：分隔裁剪窗口绘制和原始线段绘制。
|
||||
// 2. 绘制原始线段 (绿色)。
|
||||
// 注意：为了演示效果，我们在调用裁剪函数前，先保存原始坐标，
|
||||
// 或者在这里直接用初始值绘制。这里我们使用初始值绘制。
|
||||
int orig_x_0 = 50, orig_y_0 = 350; // 定义原始线段的第一个端点坐标。
|
||||
int orig_x_1 = 550, orig_y_1 = 50; // 定义原始线段的第二个端点坐标。
|
||||
// 空行：分隔原始坐标定义和原始线段绘制。
|
||||
glBegin(GL_LINES); // 开始按线段方式提交顶点。
|
||||
glColor3f(0.0f, 1.0f, 0.0f); // 设置绘制颜色为绿色。
|
||||
glVertex2f(orig_x_0, orig_y_0); // 提交原始线段起点。
|
||||
glVertex2f(orig_x_1, orig_y_1); // 提交原始线段终点。
|
||||
glEnd(); // 结束原始线段顶点提交。
|
||||
// 空行：分隔原始线段绘制和裁剪结果绘制。
|
||||
// 3. 执行裁剪并绘制结果 (蓝色)。
|
||||
// 使用 float 变量传入，因为算法内部会修改它们。
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||||
float cx_0 = orig_x_0, cy_0 = orig_y_0; // 将原始起点复制为浮点变量。
|
||||
float cx_1 = orig_x_1, cy_1 = orig_y_1; // 将原始终点复制为浮点变量。
|
||||
// 空行：分隔裁剪坐标变量和线宽设置。
|
||||
// 加粗蓝色线条以便区分。
|
||||
glLineWidth(3.0); // 设置线宽为 3 像素。
|
||||
cohenSutherlandClip(cx_0, cy_0, cx_1, cy_1, rect); // 执行裁剪算法并绘制裁剪后的线段。
|
||||
glLineWidth(1.0); // 恢复线宽。
|
||||
// 空行：分隔裁剪结果绘制和刷新。
|
||||
glFlush(); // 强制执行所有尚未执行的 OpenGL 绘图命令。
|
||||
} // 显示回调函数结束。
|
||||
// 空行：分隔显示回调函数和初始化函数。
|
||||
// --- 初始化设置 ---
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||||
void Init() { // 定义初始化函数。
|
||||
glShadeModel(GL_FLAT); // 设置平面着色模式。
|
||||
// 空行：分隔 OpenGL 状态和裁剪窗口边界。
|
||||
rect.xmin = 100; // 设置裁剪窗口左边界。
|
||||
rect.xmax = 400; // 设置裁剪窗口右边界。
|
||||
rect.ymin = 100; // 设置裁剪窗口下边界。
|
||||
rect.ymax = 300; // 设置裁剪窗口上边界。
|
||||
} // 初始化函数结束。
|
||||
// 空行：分隔初始化函数和窗口调整函数。
|
||||
// --- 窗口大小调整 ---
|
||||
void myReshape(int w, int h) { // 定义窗口尺寸变化时的回调函数。
|
||||
glViewport(0, 0, (GLsizei)w, (GLsizei)h); // 设置视口覆盖整个窗口。
|
||||
glMatrixMode(GL_PROJECTION); // 切换到投影矩阵模式。
|
||||
glLoadIdentity(); // 将当前投影矩阵重置为单位矩阵。
|
||||
// 设置二维投影范围，与坐标数值对应。
|
||||
gluOrtho2D(0.0, (GLdouble)w, 0.0, (GLdouble)h); // 根据窗口宽高设置二维正交投影范围。
|
||||
glMatrixMode(GL_MODELVIEW); // 切换回模型视图矩阵模式。
|
||||
} // 窗口大小调整回调函数结束。
|
||||
// 空行：分隔窗口调整函数和主函数。
|
||||
// --- 主函数 ---
|
||||
int main(int argc, char* argv[]) { // 程序入口函数，接收命令行参数。
|
||||
glutInit(&argc, argv); // 初始化 GLUT。
|
||||
glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_SINGLE); // 设置显示模式为 RGB 颜色和单缓冲。
|
||||
glutInitWindowPosition(100, 100); // 设置窗口初始位置。
|
||||
glutInitWindowSize(600, 400); // 设置窗口初始大小为 600x400。
|
||||
glutCreateWindow("实验2_03毕爽爽 Cohen-Sutherland 算法"); // 创建窗口并设置标题。
|
||||
// 空行：分隔窗口创建和初始化。
|
||||
Init(); // 调用初始化函数，设置裁剪窗口。
|
||||
// 空行：分隔初始化和回调注册。
|
||||
glutDisplayFunc(myDisplay); // 注册显示回调函数。
|
||||
glutReshapeFunc(myReshape); // 注册窗口大小变化回调函数。
|
||||
// 空行：分隔回调注册和主循环。
|
||||
glutMainLoop(); // 进入 GLUT 事件处理主循环。
|
||||
return 0; // 正常结束程序。
|
||||
} // 主函数结束。
|
||||
|
||||
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