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本篇文章我們將帶大家用C語言繪制一些漂亮的櫻花樹。

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鼠標位置設定櫻花樹的高度和分散程度，鼠標右鍵點擊設置是否顯示過程動畫，鼠標左鍵點擊開始繪制。

學習步驟

首先學習遞歸的概念，實現漢諾塔問題的求解；

然后學習分形的概念，并利用遞歸調用繪制一棵分形樹；

最后修改分形樹的生成與繪制參數，實現了隨機櫻花樹的繪制。

源碼示例

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#include   
#include 
#include 
#include 
#include 
#define  PI 3.1415926
#define  WIDTH 800   // 畫面寬度
#define  HEIGHT 600  // 畫面高度度


float offsetAngle = PI/6; // 左右枝干和父枝干偏離的角度
float shortenRate = 0.65;  // 子枝干比父枝干變短的倍數
int isShowAnimation = 1; // 是否顯示樹生成的過程動畫


// 把[inputMin,inputMax]范圍的input變量，映射為[outputMin,outputMax]范圍的output變量
float mapValue(float input,float inputMin,float inputMax,float outputMin,float outputMax)
{
  float output;
  if (abs(input-inputMin)<0.000001) // 防止除以零的bug
    output = outputMin;
  else
    output = (input-inputMin)*(outputMax-outputMin)/(inputMax-inputMin) + outputMin;
  return output;
}


// 生成[min,max]之間的隨機小數
float randBetween(float min,float max)
{
  float t = rand()/double(RAND_MAX); // 生成[0,1]的隨機小數
  // 調用mapValue函數，把值范圍從[0,1]映射到[min,max]
  float r = mapValue(t,0,1,min,max);
  return r;
}


// 枝干生成和繪制遞歸函數
// 輸入參數：枝干起始x y坐標，枝干長度，枝干角度，枝干繪圖線條寬度，第幾代
void brunch(float x_start,float y_start,float length,float angle,float thickness,int generation)
{
  // 利用三角函數求出當前枝干的終點x,y坐標
  float x_end,y_end; 
  x_end = x_start+ length* cos(angle);
  y_end = y_start+ length* sin(angle);


  // 畫線條枝干
  setlinestyle(PS_SOLID,thickness); // 設定當前枝干線寬
  // 設置枝干為灰褐色，主樹干最黑，子枝干逐漸變亮
  COLORREF  color = HSVtoRGB(15,0.75,0.4+generation*0.05);    
  setlinecolor(color); // 設定當前枝干顏色


  line(x_start,y_start,x_end,y_end); // 畫出當前枝干（畫線）


  // 求出子枝干的代數
  int childGeneration = generation + 1;  
  // 生成左、右、中間三個子枝干的長度，逐漸變短，并有一定隨機性
  float childLength = shortenRate*length;
  float leftChildLength = childLength*randBetween(0.9,1.1);
  float rightChildLength = childLength*randBetween(0.9,1.1);
  float centerChildLength = childLength*randBetween(0.8,1.1);


  // 當子枝干長度大于2，并且代數小于等于10，遞歸調用產生子枝干
  if (childLength>=2 && childGeneration<=9) 
  {    
    // 生成子枝干的粗細，逐漸變細
    float childThickness = thickness*0.8;
    if (childThickness<2) // 枝干繪圖最細的線寬為2
      childThickness = 2;


    // 一定概率產生左、右、中子枝干
    if(randBetween(0,1)<0.95)
      brunch(x_end,y_end,leftChildLength,angle+offsetAngle*randBetween(0.5,1),childThickness,childGeneration);
    if(randBetween(0,1)<0.95)
      brunch(x_end,y_end,rightChildLength,angle-offsetAngle*randBetween(0.5,1),childThickness,childGeneration);
    if(randBetween(0,1)<0.85)
      brunch(x_end,y_end,centerChildLength,angle+offsetAngle/5*randBetween(-1,1),childThickness,childGeneration);
  }
  else // 最末端繪制櫻花，畫一個粉色填充圓
  {
    setlinestyle(PS_SOLID,1); // 線寬
    // 櫻花粉色HSVtoRGB(325,0.3,1)，有一定隨機性
    COLORREF  color = HSVtoRGB(randBetween(300,350),randBetween(0.2,0.3),1);
    setlinecolor(color); // 設定線條顏色
    setfillcolor(color); // 設定填充顏色
    if (childLength<=4) // 如果子枝干長度小于等于4
      fillcircle(x_end,y_end,2); // 圓的半徑為2（再小就看不清了）
    else
      fillcircle(x_end,y_end,childLength/2); // 畫一個圓，半徑為子枝干長度的一半
  }


  if (isShowAnimation) // 如果為1，繪制櫻花樹生成的過程動畫
  {
    FlushBatchDraw(); // 批量繪制
    Sleep(1); // 暫停
  }
}


void startup()  // 初始化
{
  srand(time(0)); // 隨機初始化
  initgraph(WIDTH,HEIGHT); // 新開一個畫面
  setbkcolor(RGB(255,255,255)); // 白色背景
  cleardevice(); // 清屏
  BeginBatchDraw(); // 開始批量繪制
  brunch(WIDTH/2,HEIGHT,0.45*HEIGHT*shortenRate,-PI/2,15*shortenRate,1); // 遞歸函數調用
  FlushBatchDraw(); // 批量繪制
}


void update()  // 每幀更新
{
  MOUSEMSG m;    
  if (MouseHit())  
  {
    m = GetMouseMsg();  
    if(m.uMsg == WM_MOUSEMOVE) // 當鼠標移動時，設定遞歸函數的參數
    {
      // 鼠標從左到右，左右子枝干偏離父枝干的角度逐漸變大
      offsetAngle = mapValue(m.x,0,WIDTH,PI/10,PI/4); 
      // 鼠標從上到下，子枝干比父枝干的長度縮短的更快
      shortenRate = mapValue(m.y,0,HEIGHT,0.7,0.3); 
    }
    if (m.uMsg == WM_LBUTTONDOWN) // 當鼠標左鍵點擊時，以當前參數開始繪制一棵新數
    {
      cleardevice(); // 清屏
      brunch(WIDTH/2,HEIGHT,0.45*HEIGHT*shortenRate,-PI/2,15*shortenRate,1); // 遞歸調用
      FlushBatchDraw(); // 批量繪制
    }
    if (m.uMsg == WM_RBUTTONDOWN) // 當鼠標右鍵點擊時，切換是否顯示過程動畫
    {
      if (isShowAnimation==1)
        isShowAnimation = 0;
      else if (isShowAnimation==0)
        isShowAnimation = 1;
    }
  }
}


int main() // 主函數
{
  startup();  // 初始化   
  while (1)  // 重復循環
    update();  // 每幀更新
  return 0;
}

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這一章主要講解了函數遞歸調用的語法知識，學習了分形的概念，繪制了漂亮的櫻花樹。

讀者可以參考本項目的思路，嘗試繪制其他分形圖案；

應用遞歸，讀者也可以嘗試編程解決掃雷、泡泡龍、迷宮等游戲中的相關問題。

希望對大家有幫助！

　　審核編輯：湯梓紅

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