用VB.NET GDI 开发所见即所得 (WYSIWYG) CAD系统

# 1. 介绍CAD系统

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## 概述
计算机辅助设计（Computer-Aided Design，简称CAD）是指利用计算机技术辅助完成各种设计任务的过程。CAD系统是一种集成了计算机硬件和软件的系统，可以在设计、绘图、模拟等领域提高效率和精确度。

在本章节中，我们将介绍CAD系统的基本概念、应用领域以及常用的CAD软件。

## 基本概念
CAD系统是一种基于计算机的设计工具，它通过数字化处理和模拟技术，可以实现各种复杂的绘图、设计、分析和制造任务。CAD系统的基本概念包括以下几个方面：

1. 图形输入：CAD系统可以通过数位板、鼠标、键盘等设备将设计师绘制的图形输入到计算机中。

2. 数据存储：CAD系统将输入的图形数据存储在计算机的内存或者外部存储设备中，以便后续的编辑、修改和分析。

3. 图形显示：CAD系统可以将存储的图形数据通过显示器展示给设计师进行查看和编辑。

4. 图形编辑：CAD系统提供了丰富的编辑功能，设计师可以修改和调整绘制的图形，包括移动、缩放、旋转、镜像等操作。

5. 图形分析：CAD系统可以对绘制的图形进行各种分析，如尺寸检查、材料分析、空间关系等，以提供设计师参考。

## 应用领域
CAD系统在各个领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面：

1. 机械工程：CAD系统在机械设计、工艺规划和装配模拟等方面发挥着重要作用。

2. 建筑工程：CAD系统在建筑设计、结构分析和施工图绘制等方面提供了高效的解决方案。

3. 电子电路：CAD系统可以辅助设计各种复杂的电子电路，提高设计效率和准确度。

4. 土木工程：CAD系统在道路设计、桥梁设计和城市规划等方面有着广泛的应用。

5. 环境设计：CAD系统可以帮助设计师进行室内外环境的规划和设计，提供更直观的效果展示。

## 常用的CAD软件
在市场上，有许多不同的CAD软件可供选择，每个软件都有其独特的特点和适用领域。以下是几种常用的CAD软件：

1. AutoCAD：AutoCAD是由美国Autodesk公司开发的一款通用的CAD软件，广泛应用于工程设计和制造领域。

2. SolidWorks：SolidWorks是一种集成了机械CAD、分析与制造功能的综合性软件，适用于机械设计和制造领域。

3. CATIA：CATIA是由法国达索系统公司开发的一款专业CAD软件，主要应用于航空航天和汽车工业等领域。

4. Pro/Engineer：Pro/Engineer是由美国PTC公司开发的一种三维CAD软件，适用于机械设计和制造等领域。

总之，CAD系统是现代设计领域中不可或缺的工具，它可以极大地提高设计效率和质量。随着技术的不断发展，CAD系统也在不断演进和更新，为各行各业的设计师提供更加强大和智能化的功能和工具。

# 2. CAD系统的功能设计

在CAD系统中，功能设计是非常重要的一环。它决定了系统能够提供哪些功能以及如何提供这些功能，直接关系到用户的体验和系统的实用性。本章节将详细介绍CAD系统的功能设计方案。

### 2.1 绘图功能

绘图功能是CAD系统的核心功能之一，它允许用户创建、编辑和浏览绘图对象。下面是一个简单的绘图功能的实现示例（使用Python语言）：

import matplotlib.pyplot as plt

# 创建绘图对象
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

# 绘制直线
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]
ax.plot(x, y)

# 设置坐标轴标签
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')

# 显示绘图结果
plt.show()

代码解释：
1. 首先导入matplotlib.pyplot库，该库提供了丰富的绘图函数和方法。
2. 创建一个绘图对象fig，并通过`add_subplot()`方法创建一个子图ax。
3. 使用`plot()`方法绘制直线，其中x和y分别表示直线上各个点的横坐标和纵坐标。
4. 使用`set_xlabel()`和`set_ylabel()`方法设置坐标轴的标签。
5. 最后调用`show()`方法显示绘图结果。

该示例实现了一个简单的绘图功能，用户可以通过输入一组点坐标，绘制对应的直线。

### 2.2 编辑功能

除了绘制功能，CAD系统还应该提供编辑功能，用于对已有绘图对象进行修改。下面是一个编辑功能的实现示例（使用Python语言）：

import matplotlib.pyplot as plt

# 创建绘图对象
fig = plt.figure()
ax = fig.add_subplot(111)

# 绘制初始直线
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 6, 8, 10]
line, = ax.plot(x, y)

# 编辑直线
x[2] = 4.5  # 修改第3个点的横坐标
y[3] = 9.5  # 修改第4个点的纵坐标
line.set_data(x, y)

# 设置坐标轴标签
ax.set_xlabel('X')
ax.set_ylabel('Y')

# 显示绘图结果
plt.show()

代码解释：
1. 导入matplotlib.pyplot库，并创建绘图对象fig和子图ax。
2. 使用`plot()`方法绘制初始直线，保存返回的绘图对象line。
3. 通过修改点坐标数组x和y的元素，实现对直线的编辑。
4. 使用`