用Python实现Cohen Sutherland算法 并给出图形

好的，我会尽力回答您的问题。以下是使用 Python 实现 Cohen-Sutherland 算法并给出图形的步骤：

1. 定义线段端点坐标
在 Python 中，可以使用元组或列表来存储线段的端点坐标。例如，我们定义一个线段的起点为 (10, 10)，终点为 (50, 50)：

p1 = (10, 10)
p2 = (50, 50)

2. 定义裁剪窗口
同样地，我们可以使用元组或列表来定义裁剪窗口。例如，我们定义一个裁剪窗口左上角坐标为 (20, 20)，右下角坐标为 (40, 40)：

win_min = (20, 20)
win_max = (40, 40)

3. 计算线段编码
根据 Cohen-Sutherland 算法，我们需要将线段的端点坐标进行编码，以便进行裁剪。编码规则如下：

- 左：0001
- 右：0010
- 下：0100
- 上：1000

如果端点坐标在裁剪窗口内，则编码为 0000。例如，对于线段的起点 (10, 10)，它的编码为 0001，因为它在裁剪窗口的左侧。

def encode(p):
    x, y = p
    code = 0b0000
    if x < win_min[0]:
        code |= 0b0001
    elif x > win_max[0]:
        code |= 0b0010
    if y < win_min[1]:
        code |= 0b0100
    elif y > win_max[1]:
        code |= 0b1000
    return code

code1 = encode(p1)
code2 = encode(p2)

4. 判断是否可见
根据编码规则，如果两个端点的编码均为 0000，则线段完全在裁剪窗口内，可见。如果两个端点的编码按位与的结果不为 0000，则线段完全在裁剪窗口外，不可见。如果两个端点的编码按位与的结果为 0000，则需要进行裁剪，将线段截断至裁剪窗口边界。

def visible(code1, code2):
    if code1 & code2 != 0:
        return False  # 不可见
    elif code1 | code2 == 0:
        return True  # 可见
    else:
        return None  # 需要裁剪

vis = visible(code1, code2)

5. 裁剪线段
如果线段需要裁剪，则需要将线段截断至裁剪窗口边界。这可以通过计算线段与裁剪窗口边界的交点来实现。下面是根据编码计算交点的代码：

def intersection(p1, p2, code):
    x1, y1 = p1
    x2, y2 = p2
    x, y = None, None
    if code & 0b0100:  # 下
        x = x1 + (x2 - x1) * (win_min[1] - y1) / (y2 - y1)
        y = win_min[1]
    elif code & 0b1000:  # 上
        x = x1 + (x2 - x1) * (win_max[1] - y1) / (y2 - y1)
        y = win_max[1]
    elif code & 0b0001:  # 左
        y = y1 + (y2 - y1) * (win_min[0] - x1) / (x2 - x1)
        x = win_min[0]
    elif code & 0b0010:  # 右
        y = y1 + (y2 - y1) * (win_max[0] - x1) / (x2 - x1)
        x = win_max[0]
    return (x, y)

if vis is None:
    new_p1 = p1
    new_p2 = p2
    while vis is None:
        code1 = encode(new_p1)
        code2 = encode(new_p2)
        vis = visible(code1, code2)
        if vis is None:
            if code1 != 0:
                new_p1 = intersection(new_p1, new_p2, code1)
            else:
                new_p2 = intersection(new_p1, new_p2, code2)
    p1, p2 = new_p1, new_p2

6. 绘制线段和裁剪窗口
最后，我们可以使用 Python 的绘图库来绘制线段和裁剪窗口。下面是使用 matplotlib 绘图的示例代码：

import matplotlib.pyplot as plt

fig, ax = plt.subplots()
ax.set_xlim(0, 60)
ax.set_ylim(0, 60)
ax.set_xticks(range(0, 61, 10))
ax.set_yticks(range(0, 61, 10))
ax.grid(True)

# 绘制裁剪窗口
win_x = [win_min[0], win_max[0], win_max[0], win_min[0], win_min[0]]
win_y = [win_min[1], win_min[1], win_max[1], win_max[1], win_min[1]]
ax.plot(win_x, win_y, 'r-', lw=2)

# 绘制线段
line_x = [p1[0], p2[0]]
line_y = [p1[1], p2[1]]
ax.plot(line_x, line_y, 'b-', lw=2)

plt.show()

完整的代码如下：