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实验三、用Cohen-Sutherland裁剪算法实现直线段裁剪
一、实验目的及要求
本实验旨在实现直线段的裁剪，使用Cohen-Sutherland裁剪算法进行处理。通过输入直线段的起点和终点坐标，并指定裁剪窗口（矩形），对直线段进行裁剪，并输出裁剪后的结果。
二、实验设备
- Microsoft Visual Studio 2022
三、实验原理
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种计算机图形学中用于实现直线段裁剪的算法。它通过对直线段进行编码和边界判断，确定直线段与裁剪窗口的相对位置关系，并剔除不需要显示的部分，从而实现直线段的裁剪。
四、实验方法与步骤
- 算法思想
Cohen-Sutherland裁剪算法基于直线段的端点与裁剪窗口的相对位置关系进行裁剪。通过将直线段的两个端点进行编码，然后根据编码判断直线段是否与裁剪窗口相交或包含，从而确定需要保留的部分。
- 算法步骤
- 将直线段的两个端点进行编码，编码规则为裁剪窗口的左、右、上、下四个边界分别对应一个二进制位，分别记为左、右、上、下。
- 判断两个端点的编码，如果两个编码的逻辑与结果不为0，说明直线段完全在裁剪窗口的外部，可以直接剔除。
- 如果两个编码的逻辑与结果为0，说明直线段完全在裁剪窗口的内部，保留整条直线段。
- 否则，对两个端点进行裁剪。根据编码规则和直线段的斜率，判断需要裁剪的边界，计算出裁剪后的新端点，并使用新的端点替换原有的端点。
- 重复以上步骤，直到直线段完全在裁剪窗口的内部或外部。
- 代码
int computeOutCode(int x, int y, int xmin, int xmax, int ymin, int ymax) { int code = INSIDE; if (x < xmin) code |= LEFT; else if (x > xmax) code |= RIGHT; if (y < ymin) code |= BOTTOM; else if (y > ymax) code |= TOP; return code; } void cohenSutherland(int x0, int y0, int x1, int y1, int xmin, int xmax, int ymin, int ymax) { int outcode0 = computeOutCode(x0, y0, xmin, xmax, ymin, ymax); int outcode1 = computeOutCode(x1, y1, xmin, xmax, ymin, ymax); bool accept = false; while (true) { if ((outcode0 | outcode1) == 0) { accept = true; break; } else if ((outcode0 & outcode1) != 0) { break; } else { int x, y; int outcodeOut = outcode0 != 0 ? outcode0 : outcode1; if (outcodeOut & TOP) { x = x0 + (x1 - x0) * (ymax - y0) / (y1 - y0); y = ymax; } else if (outcodeOut & BOTTOM) { x = x0 + (x1 - x0) * (ymin - y0) / (y1 - y0); y = ymin; } else if (outcodeOut & RIGHT) { y = y0 + (y1 - y0) * (xmax - x0) / (x1 - x0); x = xmax; } else if (outcodeOut & LEFT) { y = y0 + (y1 - y0) * (xmin - x0) / (x1 - x0); x = xmin; } if (outcodeOut == outcode0) { x0 = x; y0 = y; outcode0 = computeOutCode(x0, y0, xmin, xmax, ymin, ymax); } else { x1 = x; y1 = y; outcode1 = computeOutCode(x1, y1, xmin, xmax, ymin, ymax); } } } if (accept) { printf("裁剪后的直线段坐标为：(%d, %d) 到 (%d, %d)\n", x0, y0, x1, y1); } else { printf("直线段在窗口外部，不进行裁剪。\n"); } }
五、实验结果
- Cohen-Sutherland裁剪算法实现直线段裁剪
六、结论
Cohen-Sutherland裁剪算法是一种常用的直线段裁剪算法，通过对直线段进行编码和边界判断，可以快速剔除不需要显示的部分，从而实现直线段的裁剪。本次实验通过编写代码实现了Cohen-Sutherland裁剪算法，并成功进行了直线段的裁剪。该算法具有较高的效率和准确性，在计算机图形学中有着广泛的应用。
