多边形有效边表填充算法.docx
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多边形有效边表填充算法
实验二有效边表填充算法
1.实验目的：
设计有效边表结点和边表结点数据结构
设计有效边表填充算法
编程实现有效边表填充算法
2.实验描述：
下图1所示多边形覆盖了12条扫描线，共有7个顶点和7条边。
7个顶点分别为：
P0（7，8），P1（3，12），P2（1，7），P3（3，1）,P4（6，5）,P5（8，1）,P6（12，9）。
在1024×768的显示分辩率下，将多边形顶点放大为P0（500,400），P1（350，600），P2（250，350），P3（350，50）,P4（500，250）,P5（600，50）,P6（800，450）。
请使用有效边表算法填充该多边形。
图1示例多边形
图2屏幕显示多边形
3.算法设计：
1．根据多边形顶点坐标值，计算扫描线的最大值ScanMax和最小值ScanMin。
2．用多边形覆盖的扫描线动态建立桶结点。
3．循环多边形的所有顶点，根据边的终点y值比起点y值高或边的终点y值比起点y值低两种情况（边的终点y值和起点y值相等的情况属于扫描线，不予考虑），计算每条边的yMin。
在桶中寻找与该yMin相应的桶结点，计算该边表的x|yMin、yMax、k（代表斜率倒数1/k），并依次连接该边表结点到桶结点。
4．对每个桶结点连接的边表，根据x|yMin值的大小进行排序，若x|yMin相等，则按照k由小到大排序。
5．对每个桶结点进行循环，将桶内每个结点的边表合并为有效边表，并进行有效边表循环。
6．从有效边表中取出相邻两条边的交点对进行填充。
填充时设置一个逻辑变量In（初始值为假），每访问一个结点，把In值取反一次，若In为真，则把从当前结点的x值开始到下一结点的x－1值结束的区间用指定颜色填充。
（左闭右开）
7．循环下一桶结点，按照xi+1=xi+k（k的值为1/k）修改有效边表，同时合并桶结点内的新边表，形成新的有效边表。
8．如果桶结点的扫描线值大于等于有效边表中某个结点的yMax值，则放弃该有效边表。
9．当桶结点不为空则转⑸，否则删除桶结点和边结点的头结点，算法结束。
4.源程序：
1）//AET.h和AET..cpp
classAET
{
public:
AET（）;
virtual~AET（）;
doublex;
intyMax;
doublek;//代替1/k
AET*next;
}
2）//Bucket.h和Bucket.cpp
#include"AET.h"
classBucket
{
public:
Bucket（）;
virtual~Bucket（）;
intScanLine;
AET*p;//桶上的边表指针
Bucket*next;
}
3）//TestView.h
#include"AET.h"//包含有效边表类
#include"Bucket.h"//包含桶类
#defineNumber7//N为闭合多边形顶点数，顶点存放在整型二维数组Point[N]中
classCTestView:
publicCView
{
。
。
。
。
。
。
。
。
。
public:
voidPolygonFill（）;//上闭下开填充多边形
voidCreatBucket（）;//建立桶结点桶
voidEt（）;//构造边表
voidAddEdge（AET*NewEdge）;//将边插入AET表
voidEdgeOrder（）;//对AET表进行排序
。
。
。
。
。
。
。
。
。
。
protected:
COLORREFGetColor;//调色板
CPointPoint[7];//定义多边形
Bucket*HeadB,*CurrentB;//桶的头结点和当前结点
AETE[Number],*HeadE,*CurrentE,*T1,*T2;//有效边表的结点
4）//TestView.cpp
CTestView:
:
CTestView（）
{
//设置多边形的7个顶点
Point[0]=CPoint（550,400）;//P0
Point[1]=CPoint（350,600）;//P1
Point[2]=CPoint（250,350）;//P2
Point[3]=CPoint（350,50）;//P3
Point[4]=CPoint（500,250）;//P4
Point[5]=CPoint（600,50）;//P5
Point[6]=CPoint（800,450）;//P6
}
voidCTestView:
:
OnDraw（CDC*pDC）
{
CTestDoc*pDoc=GetDocument（）;
ASSERT_VALID（pDoc）;
pDC->Polygon（Point,7）;//绘制多边形
//输出多边形的顶点编号
pDC->TextOut（550,410,"P0"）;
pDC->TextOut（350,600,"P1"）;
pDC->TextOut（230,340,"P2"）;
pDC->TextOut（350,30,"P3"）;
pDC->TextOut（490,220,"P4"）;
pDC->TextOut（600,30,"P5"）;
pDC->TextOut（805,450,"P6"）;
}
voidCTestView:
:
OnMenuAET（）//菜单函数
{
AfxGetMainWnd（）->SetWindowText（"多边形有效边表填充算法"）;//显示标题
CColorDialogccd（GetColor）;
if（ccd.DoModal（）==IDOK）//调用调色板选取前景色
{
GetColor=ccd.GetColor（）;
}
RedrawWindow（）;//刷新屏幕
CreatBucket（）;//初始化桶
Et（）;//建立边表
PolygonFill（）;//多边形填充
}
voidCTestView:
:
CreatBucket（）//初始化桶
{
intScanMin,ScanMax;//确定扫描线的最小值和最大值
ScanMax=ScanMin=Point[0].y;
for（inti=1;i{
if（Point[i].y{
ScanMin=Point[i].y;//扫描线的最小值
}
if（Point[i].y>ScanMax）
{
ScanMax=Point[i].y;//扫描线的最大值
}
}
for（i=ScanMin;i<=ScanMax;i++）//建立桶结点
{
if（ScanMin==i）//桶头结点
{
HeadB=newBucket;//建立桶的头结点
CurrentB=HeadB;//CurrentB为Bucket当前结点指针
CurrentB->ScanLine=ScanMin;
CurrentB->p=NULL;//没有连接边链表
CurrentB->next=NULL;
}
else//建立桶的其它结点
{
CurrentB->next=newBucket;//新建一个桶结点
CurrentB=CurrentB->next;//使CurrentB指向新建的桶结点
CurrentB->ScanLine=i;
CurrentB->p=NULL;//没有连接边链表
CurrentB->next=NULL;
}
}
}
voidCTestView:
:
Et（）//构造边表
{
for（inti=0;i{
CurrentB=HeadB;//从桶链表的头结点开始循环
intj=i+1;//边的第二个顶点，Point[i]和Point[j]构成边
if（j==Number）j=0;//保证多边形的闭合
if（Point[j].y>Point[i].y）//终点比起点高
{
while（CurrentB->ScanLine!
=Point[i].y）//在桶内寻找该边的yMin
{
CurrentB=CurrentB->next;//移到下一个桶结点
}
E[i].x=Point[i].x;//计算AET表的值
E[i].yMax=Point[j].y;
E[i].k=double（（Point[j].x-Point[i].x））/（Point[j].y-Point[i].y）;//代表1/k
E[i].next=NULL;
CurrentE=CurrentB->p;//获得桶上链接边表的地址
if（CurrentB->p==NULL）//当前桶结点上没有链接边结点
{
CurrentE=&E[i];//赋边的起始地址
CurrentB->p=CurrentE;//第一个边结点直接连接到对应的桶中
}
else
{
while（CurrentE->next!
=NULL）//如果当前边已连有边结点
{
CurrentE=CurrentE->next;//移动指针到当前边的最后一个边结点
}
CurrentE->next=&E[i];//把当前边接上去
}
}
if（Point[j].y{
while（CurrentB->ScanLine!
=Point[j].y）
{
CurrentB=CurrentB->next;
}
E[i].x=Point[j].x;
E[i].yMax=Point[i].y;
E[i].k=double（（Point[i].x-Point[j].x））/（Point[i].y-Point[j].y）;
E[i].next=NULL;
CurrentE=CurrentB->p;
if（CurrentE==NULL）
{
CurrentE=&E[i];
CurrentB->p=CurrentE;
}
else
{
while（CurrentE->next!
=NULL）
{
CurrentE=CurrentE->next;
}
CurrentE->next=&E[i];
}
}
}
CurrentB=NULL;
CurrentE=NULL;
}
voidCTestView:
:
AddEdge（AET*NewEdge）//插入临时边表函数
{
T1=HeadE;
if（T1==NULL）//边表为空,将边表置为TempEdge
{
T1=NewEdge;
HeadE=T1;
}
else
{
while（T1->next!
=NULL）//边表不为空,将TempEdge连在该边之后
{
T1=T1->next;
}
T1->next=NewEdge;
}
}
voidCTestView:
:
EdgeOrder（）//对边表进行排序函数
{
T1=HeadE;
if（T1==NULL）
{
return;
}
if（T1->next==NULL）//如果该边表没有再连边表
{
return;//桶结点只有一条边，不需要排序
}
else
{
if（T1->next->xx）//边表按x值排序
{
T2=T1->next;
T1->next=T2->next;
T2->next=T1;
HeadE=T2;
}
T2=HeadE;
T1=HeadE->next;
while（T1->next!
=NULL）//继续两两比较相连的边表的x值,进行排序
{
if（T1->next->xx）
{
T2->next=T1->next;
T1->next=T1->next->next;
T2->next->next=T1;
T2=T2->next;
}
else
{
T2=T1;
T1=T1->next;
}
}
}
}
voidCTestView:
:
PolygonFill（）//多边形填充函数
{
HeadE=NULL;
for（CurrentB=HeadB;CurrentB!
=NULL;CurrentB=CurrentB->next）//访问所有桶结点
{
for（CurrentE=CurrentB->p;CurrentE!
=NULL;CurrentE=CurrentE->next）//访问桶中排序前的边结点
{
AET*TempEdge=newAET;
TempEdge->x=CurrentE->x;
TempEdge->yMax=CurrentE->yMax;
TempEdge->k=CurrentE->k;
TempEdge->next=NULL;
AddEdge（TempEdge）;//将该边插入临时Aet表
}
EdgeOrder（）;//使得边表按照x递增的顺序存放
T1=HeadE;//根据ymax抛弃扫描完的边结点
if（T1==NULL）
{
return;
}
while（CurrentB->ScanLine>=T1->yMax）//放弃该结点，Aet表指针后移（下闭上开）
{
T1=T1->next;
HeadE=T1;
if（HeadE==NULL）
{
return;
}
}
if（T1->next!
=NULL）
{
T2=T1;
T1=T2->next;
}
while（T1!
=NULL）
{
if（CurrentB->ScanLine>=T1->yMax）//跳过一个结点
{
T2->next=T1->next;
T1->next=NULL;
T1=T2->next;
}
else
{
T2=T1;
T1=T2->next;
}
}
BOOLIn=false;//设置一个BOOL变量In，初始值为假
doublexb,xe;//扫描线的起点和终点
for（T1=HeadE;T1!
=NULL;T1=T1->next）//填充扫描线和多边形相交的区间
{
if（In==false）
{
xb=T1->x;
In=true;//每访问一个结点,把In值取反一次
}
else//如果In值为真，则填充从当前结点的x值开始到下一结点的x值结束的区间
{
xe=T1->x-1;//左闭右开
CClientDCdc（this）;
for（doublex=xb;x<=xe;x++）
dc.SetPixel（ROUND（x）,CurrentB->ScanLine,GetColor）;//填充语句
Sleep
（1）;//延时1ms,提高填充过程的可视性
In=FALSE;
}
}
for（T1=HeadE;T1!
=NULL;T1=T1->next）//边连贯性
{
T1->x=T1->x+T1->k;//x=x+1/k
}
}
deleteHeadB;
deleteCurrentB;
deleteCurrentE;
deleteHeadE;
}
5.运行结果：
（屏幕截图）
序号
检查项目
分值
提交时间
得分
1
算法设计（40%）
0-40
2
算法的程序实现（40%）
0-40
3
运行结果（10%）
0-10
4
实验报告规范性（10%）
0-10
成绩
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