实验题目：不规则区域的填充算法

实验目的：验证不规则区域的填充算法

实验内容：利用VC与OpenGL,实现不规则区域的填充算法。

1、必做：实现简单递归的不规则区域填充算法。

2、选做：针对简单递归算法栈空间占用太大的缺点，进行改进，实现基于扫描线的种子填充算法

实验要求：

n       将坐标系网格在屏幕上画出来，每个像素点占据一个格点，用一个小实心圆圈表示。

n       用鼠标点击的方式，绘制不规则区域的边界。

n       种子填充算法，可用4联通或8联通任选一种。

 

以下是我用c++ 实现的方式去实现2种填充算法

 

#include 
    
     #include 
     
      #include 
      
       #include 
       
        #include "glut.h"using namespace std;//#define  WIDTH      400#define  HEIGHT     400#define  SUBWIDTH   20#define  SUBHEIGHT  20/class tile    // 基于open gl 的坐标系{public:	enum _toolEnum{_sideLength=10};             // 边长	    tile(unsigned int x=0,unsigned int y=0):_x(x),_y(y)	{	    _state = 0;	}	void draw()	{	//  画出初始tile(根据不同_state,用不同的颜色)    //  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);		if (_state == 0) // 无色		{			glColor3f(255 ,255 ,255);				}		else if(_state == 1) // 红色		{			glColor3f(255,0 ,0);				}		else if(_state == 2) // 绿色		{			glColor3f(0 ,255 ,0);		}		glBegin(GL_POINTS);		glVertex2i(_x*20+10,_y*20+10);        glEnd();	    glFlush();	}	inline void op_side()    // 设置成边界红色  	{ 		_state = 1;		draw();	}	inline void op_padding() // 设置成填充 绿色	{		_state = 2;		draw();	}public:	unsigned int _x; // 瓷砖的横向索引	unsigned int _y; // 瓷砖的纵向索引	int _state; // 0代表无色初始状态，1代表红色边框 ，2代表绿色内填充容};class tileLayer{public:	tileLayer(unsigned int h=20,unsigned int v=20):_hTileNum(h),_vTileNum(v)	{		init();	}    void init()	{		for (int i=0;i<_vTileNum;i++)  		{			vector
        
          tmpVec;			for (int j=0;j<_hTileNum;j++)			{				tmpVec.push_back(tile(j,i));  // 注意是 j,i 				cout<
         
          <<","<
          <<"\t"; } _vecTile.push_back(tmpVec); cout<
           
            =20||index_Y>=20) { return ; } if ((_vecTile[index_Y][index_X])._state == 0 ) { (_vecTile[index_Y][index_X]).op_padding(); // 注意顺序 // 对上方的砖块递归填充 recursive_pad(index_X,index_Y+1); // 对下方的砖块递归填充 recursive_pad(index_X,index_Y-1); // 对左方的砖块递归填充 recursive_pad(index_X-1,index_Y); // 对右方的砖块递归填充 recursive_pad(index_X+1,index_Y); } } // 以下注释仅仅是参考扫描法的栈实现，但是我用的依然是递归实现 /* 扫描线种子填充算法可由下列四个步骤实现： (1) 初始化一个空的栈用于存放种子点，将种子点(x, y)入栈； (2) 判断栈是否为空，如果栈为空则结束算法，否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点(x, y)，y是当前的扫描线； (3) 从种子点(x, y)出发，沿当前扫描线向左、右两个方向填充，直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xLeft和xRight； (4) 分别检查与当前扫描线相邻的y - 1和y + 1两条扫描线在区间[xLeft, xRight]中的像素，从xLeft开始向xRight方向搜索， 若存在非边界且未填充的像素点，则找出这些相邻的像素点中最右边的一个，并将其作为种子点压入栈中，然后返回第（2）步；*/ void scanning_pad(GLint index_X, GLint index_Y) { // 向种子点index_Y这一行左右填充 if (index_X<0||index_X>=20||index_Y<0||index_Y>=20 || _vecTile[index_Y][index_X]._state == 1 ) { return ; } int left = index_X; int right = index_X; // 这边出错！！！！ while ( left>=0 && _vecTile[index_Y][left]._state!=1) // 别忘记访问容器前得先判断索引是否是合法的 { // 或许还得稍微过滤下已经绿色的 if (_vecTile[index_Y][left]._state!=2) { _vecTile[index_Y][left].op_padding(); } left=left-1; } left=left+1; while (right<20 && _vecTile[index_Y][right]._state!=1) { if (_vecTile[index_Y][right]._state!=2) { _vecTile[index_Y][right].op_padding(); } right=right+1; } right=right-1; // 找正上方和正下方的右种子点 int up_index=left; int down_index=left; int up_may_seed_x=left; while (index_Y+1<20&&up_index<=right) { if ( _vecTile[index_Y+1][up_index]._state==0) { up_may_seed_x=up_index; } up_index=up_index+1; } up_index=up_index-1; if ( (index_X+1)<20 && _vecTile[index_Y+1][up_may_seed_x]._state == 0) { scanning_pad(up_may_seed_x,index_Y+1); // 对上面的种子点进行扫描递归处理 } int down_may_seed_x=left; while (index_Y-1>=0 && down_index<=right ) { if ( _vecTile[index_Y-1][down_index]._state==0) { down_may_seed_x=down_index; } down_index=down_index+1; } down_index=down_index-1; if ( (index_Y-1)>=0 && _vecTile[index_Y-1][down_may_seed_x]._state == 0 ) { scanning_pad(down_may_seed_x,index_Y-1); // 对下面的种子点进行扫描递归处理 } } void redraw() { for (int i=0;i<_vTileNum;i++) { for (int j=0;j<_hTileNum;j++) { _vecTile[i][j].draw(); } } } unsigned int _hTileNum; // _hTileNum 是横向的块的个数 unsigned int _vTileNum; // _vTileNum 是纵向的块的个数 vector
            
             
               > _vecTile;//容器vector保存对象好于对象指针~ 因为保存对象的话操作的就是栈上的内存，而指针的话就操作堆上的内存，开销大了。 这样想法是不是错误的？ // stack
              
                _stackTile;}; void init(void);void displayFcn(void);void plotpoint(GLint x, GLint y);void mouse(GLint button, GLint action, GLint x,GLint y);tileLayer g_tileLayer;// 全局对象void main(int argc, char** argv){ glutInit(&argc, argv); glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB); glutInitWindowPosition(50, 100); glutInitWindowSize(400, 400); glutCreateWindow("mouse"); init(); glutDisplayFunc(displayFcn); glutMouseFunc(mouse); glutMainLoop(); }void init(void){ glClearColor(1.0,1.0, 1.0, 1.0); // 重视这句话 glMatrixMode(GL_PROJECTION);//设置投影矩阵 gluOrtho2D(0 ,400, 0 ,400);//二维视景区域 glColor3f(1.0,0.0,0.0); glPointSize(13.0);//点的大小}void plotpoint(GLint x, GLint y){ // 先计算是二维容器里的哪个tile，然后这个tile调用边界op unsigned int index_X=0,index_Y=0; index_X=x/20; index_Y=y/20; (g_tileLayer._vecTile[index_Y][index_X]).op_side() ; // 注意顺序}void displayFcn(void){ glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); glColor3f(0 ,0 ,0); glBegin(GL_LINES); for (int i=0 ;i<=HEIGHT/SUBHEIGHT ;i++) // 画横线 { glVertex2d(0 ,i*SUBHEIGHT); glVertex2d(WIDTH ,i*SUBHEIGHT); } for (int i=0 ;i<=WIDTH/SUBWIDTH ;i++) // 画竖线 { glVertex2d(i*SUBWIDTH ,0); glVertex2d(i*SUBWIDTH ,HEIGHT); } glEnd(); glFlush();}void mouse(GLint button, GLint action, GLint x,GLint y){ if (button==GLUT_LEFT_BUTTON && action==GLUT_DOWN) { plotpoint(x,400-y); } //glFlush(); if (button==GLUT_RIGHT_BUTTON && action==GLUT_DOWN) { // 执行算法！！ unsigned int index_X=0,index_Y=0; index_X=x/20; index_Y=(400-y)/20; //----------------------- // 在这边切换2种实现算法,只要注释掉其中一个调用就行了 //----------------------- g_tileLayer.recursive_pad(index_X,index_Y); // g_tileLayer.scanning_pad(index_X,index_Y); } }
              
             
            
           
         
        
       
      
     
    

 

运行结果：

 

                                                                                    四联通种子递归填充

 

                                                                             扫描法递归填充

期间遇到一个有趣的bug,

((tile)g_tileLayer._vecTile[index_Y][index_X]).op_side() ;   

cout<<((tile)g_tileLayer._vecTile[index_Y][index_X])._state<<"检验值";

发现第二条语句居然打印出来依然为0，而不是1;

问题在于前面的多余的（tile） 对象转换 ，操作的是副本了，自然就没有修改到我们要的目标对象了。

看来指针转换是比较靠谱的，对象强制转换是不靠谱的，会调用implicit的copy constructor 。

 

参考 ：  这里有种子扫描算法为什么能填充的原因。