输入贝塞尔曲线的控制点和起点和终点,输入需要的细分点的个数;输出贝塞尔曲线的细分结果;用c++按照上述输入和输出分别实现二阶贝塞尔曲线和三阶贝塞尔曲线的细分。请注意等距的要求,等距意味着每个细分点与相邻点的弧长间距都相等。
时间: 2024-03-20 07:42:46 浏览: 136
贝赛尔曲线的C++实现
对于二阶贝塞尔曲线,其控制点为 $P_0, P_1, P_2$,起点为 $P_0$,终点为 $P_2$。细分点个数为 $n$。我们可以按照如下步骤进行等距细分:
1. 计算曲线的总弧长 $L$。
2. 计算每个细分点的弧长 $t_i$,其中 $t_i = i * L / n$。
3. 对于每个细分点 $i$,计算其对应的曲线参数值 $t$,其中 $t$ 满足 $L(t) = t_i$ 的方程 $L(t)$ 可以通过数值积分的方法进行计算。
4. 根据参数值 $t$ 计算相应的点坐标。
对于三阶贝塞尔曲线,其控制点为 $P_0, P_1, P_2, P_3$,起点为 $P_0$,终点为 $P_3$。细分点个数为 $n$。同样可以按照上述步骤进行等距细分。需要注意的是,计算曲线的总弧长和曲线参数值的方程会有所不同。
以下是二阶贝塞尔曲线的 C++ 实现示例代码:
```c++
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
struct Point {
double x, y;
Point(double _x = 0, double _y = 0) : x(_x), y(_y) {}
};
// 计算点之间的距离
double dist(Point p1, Point p2) {
double dx = p1.x - p2.x;
double dy = p1.y - p2.y;
return sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
// 计算二阶贝塞尔曲线在参数值 t 处的点坐标
Point bezier2(Point p0, Point p1, Point p2, double t) {
double x = (1 - t) * (1 - t) * p0.x + 2 * (1 - t) * t * p1.x + t * t * p2.x;
double y = (1 - t) * (1 - t) * p0.y + 2 * (1 - t) * t * p1.y + t * t * p2.y;
return Point(x, y);
}
// 计算二阶贝塞尔曲线的长度
double bezier2_length(Point p0, Point p1, Point p2) {
double a = dist(p0, p1);
double b = dist(p1, p2);
double c = dist(p0, p2);
double p = (a + b + c) / 2;
double area = sqrt(p * (p - a) * (p - b) * (p - c));
double d = 2 * area / c;
double h = sqrt(a * a - d * d);
double L = (a + b) / 2 + (2 * h * d) / c;
return L;
}
// 等距细分二阶贝塞尔曲线
void subdivide_bezier2(Point p0, Point p1, Point p2, int n) {
double L = bezier2_length(p0, p1, p2); // 计算曲线长度
double t = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
double ti = i * L / n; // 计算细分点对应的参数值
while (true) {
double t_next = t + 0.001;
Point p = bezier2(p0, p1, p2, t);
Point p_next = bezier2(p0, p1, p2, t_next);
double delta = dist(p, p_next);
if (t_next > 1) {
cout << p2.x << " " << p2.y << endl; // 输出终点
break;
}
if (ti >= t && ti < t_next) {
cout << p.x << " " << p.y << endl; // 输出细分点
break;
}
t = t_next;
}
}
}
int main() {
Point p0(0, 0);
Point p1(3, 4);
Point p2(6, 0);
int n = 5;
subdivide_bezier2(p0, p1, p2, n);
return 0;
}
```
以下是三阶贝塞尔曲线的 C++ 实现示例代码:
```c++
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;
struct Point {
double x, y;
Point(double _x = 0, double _y = 0) : x(_x), y(_y) {}
};
// 计算点之间的距离
double dist(Point p1, Point p2) {
double dx = p1.x - p2.x;
double dy = p1.y - p2.y;
return sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
// 计算三阶贝塞尔曲线在参数值 t 处的点坐标
Point bezier3(Point p0, Point p1, Point p2, Point p3, double t) {
double x = (1 - t) * (1 - t) * (1 - t) * p0.x + 3 * (1 - t) * (1 - t) * t * p1.x +
3 * (1 - t) * t * t * p2.x + t * t * t * p3.x;
double y = (1 - t) * (1 - t) * (1 - t) * p0.y + 3 * (1 - t) * (1 - t) * t * p1.y +
3 * (1 - t) * t * t * p2.y + t * t * t * p3.y;
return Point(x, y);
}
// 计算三阶贝塞尔曲线的长度
double bezier3_length(Point p0, Point p1, Point p2, Point p3) {
const int N = 100;
double L = 0;
for (int i = 1; i <= N; i++) {
double t1 = (i - 1) / (double)N;
double t2 = i / (double)N;
Point p1 = bezier3(p0, p1, p2, p3, t1);
Point p2 = bezier3(p0, p1, p2, p3, t2);
L += dist(p1, p2);
}
return L;
}
// 等距细分三阶贝塞尔曲线
void subdivide_bezier3(Point p0, Point p1, Point p2, Point p3, int n) {
double L = bezier3_length(p0, p1, p2, p3); // 计算曲线长度
double t = 0;
for (int i = 1; i <= n; i++) {
double ti = i * L / n; // 计算细分点对应的参数值
while (true) {
double t_next = t + 0.001;
Point p = bezier3(p0, p1, p2, p3, t);
Point p_next = bezier3(p0, p1, p2, p3, t_next);
double delta = dist(p, p_next);
if (t_next > 1) {
cout << p3.x << " " << p3.y << endl; // 输出终点
break;
}
if (ti >= t && ti < t_next) {
cout << p.x << " " << p.y << endl; // 输出细分点
break;
}
t = t_next;
}
}
}
int main() {
Point p0(0, 0);
Point p1(3, 8);
Point p2(6, -1);
Point p3(9, 0);
int n = 5;
subdivide_bezier3(p0, p1, p2, p3, n);
return 0;
}
```
阅读全文