C/C++绘制爱心

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写在前面

C/C++语言绘制一颗红色爱心的完整代码。

完整代码

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <windows.h> // 用于 Windows API 绘图// 绘制心形的函数
void drawHeart(HDC hdc, int centerX, int centerY, int size) {for (int i = 0; i < 360; i++) {double angle = i * 3.14159 / 180;int x = static_cast<int>(size * 16 * pow(sin(angle), 3)) + centerX;int y = static_cast<int>(-size * (13 * cos(angle) - 5 * cos(2 * angle) - 2 * cos(3 * angle) - cos(4 * angle))) + centerY;SetPixel(hdc, x, y, RGB(255, 0, 0)); // 绘制红色像素点}
}int main() {int centerX = 400, centerY = 300, size = 15;// 获取控制台窗口的句柄并创建绘图设备上下文HWND consoleWindow = GetConsoleWindow();HDC hdc = GetDC(consoleWindow);// 绘制心形drawHeart(hdc, centerX, centerY, size);// 等待用户按键std::cout << "Press any key to exit...";std::cin.get();// 释放设备上下文ReleaseDC(consoleWindow, hdc);return 0;
}

代码分析

这段代码是用C++编写的一个小程序，通过Windows API实现了在控制台窗口上绘制一个心形图案。以下是对该代码的详细分析：

1. 代码结构概述

代码的主要部分包括：

• drawHeart 函数：核心绘图逻辑，用于计算心形曲线上的点并绘制出来。

• main 函数：负责调用绘图函数，完成绘图环境的设置和释放。

代码通过调用 Windows API 的 SetPixel 函数在控制台窗口上绘制像素点，将数学曲线转化为可见的心形图案。

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2. 引用的头文件

#include <iostream>#include <cmath>#include <windows.h>

• <iostream>：提供输入输出功能，如std::cout 和 std::cin。

• <cmath>：用于数学计算，例如pow（求幂）、sin（正弦）、cos（余弦）。

• <windows.h>：提供Windows API的声明，如图形绘制函数SetPixel、获取窗口句柄的GetConsoleWindow等。

---

3. 绘制心形的数学原理

在 drawHeart 函数中，心形的绘制基于参数方程：

1. 心形的参数方程：

   • ( x = 16 \sin^3(t) )

   • ( y = 13 \cos(t) - 5 \cos(2t) - 2 \cos(3t) - \cos(4t) )

   其中，( t ) 为角度参数，以弧度为单位，范围是从 ( 0 ) 到 ( 2\pi )。

2. 调整和比例：

   • 为了适应窗口坐标系的绘制，这里进行了如下变换：

     • ( x )：加上中心点横坐标 centerX，将心形移动到窗口中心。

     • ( y )：加上中心点纵坐标 centerY，并取负值实现正确的坐标翻转（屏幕坐标系中y轴向下，而数学坐标系中y轴向上）。

3. 绘制像素点：

   • 使用SetPixel函数将每个计算出的坐标点绘制成红色像素。

代码片段如下：​​​​​​​

double angle = i * 3.14159 / 180; // 角度转弧度int x = static_cast<int>(size * 16 * pow(sin(angle), 3)) + centerX;int y = static_cast<int>(-size * (13 * cos(angle) - 5 * cos(2 * angle) - 2 * cos(3 * angle) - cos(4 * angle))) + centerY;SetPixel(hdc, x, y, RGB(255, 0, 0));

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4. Windows API 的使用

(1) 获取控制台窗口句柄

HWND consoleWindow = GetConsoleWindow();

• GetConsoleWindow：获取当前控制台窗口的句柄（一个唯一标识窗口的值）。

(2) 创建绘图设备上下文

HDC hdc = GetDC(consoleWindow);

• GetDC：从指定的窗口句柄中获取设备上下文（HDC），用于绘图操作。

(3) 绘制像素点

SetPixel(hdc, x, y, RGB(255, 0, 0));

• SetPixel：在指定位置 (x, y) 上绘制一个指定颜色的像素点。

  • 第一个参数：设备上下文。

  • 第二、三个参数：像素点的横纵坐标。

  • 第四个参数：像素点的颜色（RGB值）。

(4) 释放设备上下文

ReleaseDC(consoleWindow, hdc);

• 绘图完成后释放设备上下文，避免资源泄漏。

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5. 函数设计

(1) drawHeart 函数

• 参数：

  • hdc：绘图设备上下文。

  • centerX 和 centerY：心形中心的坐标。

  • size：心形的缩放系数。

• 功能：

  • 遍历360个角度（以1度为步长），计算每个角度对应的心形曲线上点的坐标。

  • 使用 SetPixel 绘制这些点。

(2) main 函数

• 设置绘图环境：

  • 定义心形中心点和缩放大小。

  • 获取控制台窗口句柄和设备上下文。

• 调用 drawHeart 绘制心形。

• 等待用户输入按键后结束程序。

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6. 代码的优点

1. 逻辑清晰：

   • 函数化设计，绘图逻辑封装在 drawHeart 中，易于维护和扩展。

2. 实现简单：

   • 使用基本的数学公式和 Windows API 函数完成绘图任务，代码简洁明了。

3. 交互性好：

   • 使用控制台等待用户按键，方便查看绘制结果。

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7. 总结

这段代码通过数学和编程的结合，将心形参数方程转换为图形化的结果，充分展示了数学在计算机图形学中的应用。代码逻辑清晰，适合用作学习Windows API图形编程的入门示例。但由于其绘图环境的限制以及跨平台问题，仍有进一步优化和扩展的空间。

写在后面

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