编写c语言代码实现图形的三维几何变换,要求实现:平移、绕三个轴旋转、对称(x、y、z轴和原点),缩放功能,输入为原始图形的其次矩阵,输出为变换后的矩阵,自己设计类,代码简洁行数少
时间: 2024-12-27 09:32:14 浏览: 28
在C语言中实现三维图形的几何变换,通常会使用线性代数的概念,特别是矩阵运算。首先,我们可以创建一个名为`Transform3D`的类,包含成员变量表示变换操作(例如位置、旋转角度、缩放因子等)。下面是简化的代码示例:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
typedef struct {
float position[3]; // [x, y, z] 表示平移坐标
float rotation[3]; // [rx, ry, rz] 表示旋转角度
float scale; // 缩放比例
} Transform3D;
// 创建变换矩阵
void transformMatrix(Transform3D *transform, float matrix[16]) {
// 初始化4x4变换矩阵
memset(matrix, 0, sizeof(float) * 16);
matrix[0] = cos(transform->rotation[0]); matrix[5] = -sin(transform->rotation[0]);
matrix[1] = sin(transform->rotation[0]); matrix[6] = cos(transform->rotation[0]);
matrix[2] = transform->scale;
matrix[8] = cos(transform->rotation[1]); matrix[13] = -sin(transform->rotation[1]);
matrix[9] = sin(transform->rotation[1]); matrix[14] = cos(transform->rotation[1]);
matrix[10] = transform->scale;
matrix[15] = 1.0f;
// 平移
matrix[3] += transform->position[0];
matrix[7] += transform->position[1];
matrix[11] += transform->position[2];
// 对称变换 (这里假设是沿x、y、z轴)
matrix[4] *= -1; // x轴对称
matrix[8] *= -1; // y轴对称
matrix[12] *= -1; // z轴对称
}
// 输入:原始图形的4x4变换矩阵(或其他必要数据)
// 输出:经过变换后的4x4矩阵
void applyTransform(float input_matrix[16], Transform3D *transform, float output_matrix[16]) {
transformMatrix(transform, output_matrix); // 应用变换
// 将两个矩阵相乘(假设input_matrix是当前状态的基础变换)
for(int i = 0; i < 16; ++i) {
output_matrix[i] = input_matrix[i] * output_matrix[i];
}
}
int main() {
Transform3D t;
float original_matrix[16], transformed_matrix[16];
// 初始化变换...
t.position[0] = 0.0f;
t.rotation[0] = 0.5f * M_PI; // 90度旋转变换
t.rotation[1] = 0.25f * M_PI; // 额外旋转
t.scale = 2.0f;
// 获取初始矩阵
// ... (这部分依赖于具体的图形模型转换)
applyTransform(original_matrix, &t, transformed_matrix);
// 输出结果
printf("Original:\n");
// 打印original_matrix
printf("Transformed:\n");
// 打印transformed_matrix
return 0;
}
```
注意,这个例子是一个简化版,实际应用中可能需要处理更复杂的场景,比如用户输入、错误检查以及图形对象的数据结构。此外,这个代码示例仅展示了如何构造变换矩阵,并未涉及图形的实际表示和输入输出的具体格式。
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