Open gl 的不规则图形的4联通种子递归填充和扫描线种子递归填充算法实现

实验题目：不规则区域的填充算法

实验目的：验证不规则区域的填充算法

实验内容：利用VC与OpenGL,实现不规则区域的填充算法。

1、必做：实现简单递归的不规则区域填充算法。

2、选做：针对简单递归算法栈空间占用太大的缺点，进行改进，实现基于扫描线的种子填充算法

实验要求：

n 将坐标系网格在屏幕上画出来，每个像素点占据一个格点，用一个小实心圆圈表示。

n 用鼠标点击的方式，绘制不规则区域的边界。

n 种子填充算法，可用4联通或8联通任选一种。

以下是我用c++ 实现的方式去实现2种填充算法

#include <iostream>
#include <vector>
#include <stack>
#include <iterator>
#include "glut.h"
using namespace std;

//////////////////////////
#define  WIDTH      400
#define  HEIGHT     400
#define  SUBWIDTH   20
#define  SUBHEIGHT  20

/////////////////////////
class tile    // 基于open gl 的坐标系
{
public:
enum _toolEnum{_sideLength=10};             // 边长

tile(unsigned int x=0,unsigned int y=0):_x(x),_y(y)
{
_state = 0;
}

void draw()
{
//  画出初始tile(根据不同_state,用不同的颜色)
//  glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

if (_state == 0) // 无色
{
glColor3f(255 ,255 ,255);

}
else if(_state == 1) // 红色
{
glColor3f(255,0 ,0);

}
else if(_state == 2) // 绿色
{
glColor3f(0 ,255 ,0);
}

glBegin(GL_POINTS);
glVertex2i(_x*20+10,_y*20+10);
glEnd();
glFlush();
}

inline void op_side()    // 设置成边界红色
{
_state = 1;
draw();
}
inline void op_padding() // 设置成填充 绿色
{
_state = 2;
draw();
}

public:
unsigned int _x; // 瓷砖的横向索引
unsigned int _y; // 瓷砖的纵向索引
int _state; // 0代表无色初始状态，1代表红色边框 ，2代表绿色内填充容
};

class tileLayer
{
public:
tileLayer(unsigned int h=20,unsigned int v=20):_hTileNum(h),_vTileNum(v)
{
init();
}

void init()
{
for (int i=0;i<_vTileNum;i++)
{
vector<tile> tmpVec;
for (int j=0;j<_hTileNum;j++)
{
tmpVec.push_back(tile(j,i));  // 注意是 j,i
cout<<j<<","<<i<<"\t";
}
_vecTile.push_back(tmpVec);
cout<<endl;
}
}

void recursive_pad(GLint index_X, GLint index_Y) // 参数是索引
{
// 在这计算是哪个为种子点。。

if(index_X<0||index_Y<0||index_X>=20||index_Y>=20)
{
return ;
}

if ((_vecTile[index_Y][index_X])._state == 0 )
{
(_vecTile[index_Y][index_X]).op_padding();  // 注意顺序
// 对上方的砖块递归填充
recursive_pad(index_X,index_Y+1);
// 对下方的砖块递归填充
recursive_pad(index_X,index_Y-1);
// 对左方的砖块递归填充
recursive_pad(index_X-1,index_Y);
// 对右方的砖块递归填充
recursive_pad(index_X+1,index_Y);
}
}
// 以下注释仅仅是参考扫描法的栈实现，但是我用的依然是递归实现
/*
扫描线种子填充算法可由下列四个步骤实现：
(1) 初始化一个空的栈用于存放种子点，将种子点(x, y)入栈；
(2) 判断栈是否为空，如果栈为空则结束算法，否则取出栈顶元素作为当前扫描线的种子点(x, y)，y是当前的扫描线；
(3) 从种子点(x, y)出发，沿当前扫描线向左、右两个方向填充，直到边界。分别标记区段的左、右端点坐标为xLeft和xRight；
(4) 分别检查与当前扫描线相邻的y - 1和y + 1两条扫描线在区间[xLeft, xRight]中的像素，从xLeft开始向xRight方向搜索，
若存在非边界且未填充的像素点，则找出这些相邻的像素点中最右边的一个，并将其作为种子点压入栈中，然后返回第（2）步；*/

void scanning_pad(GLint index_X, GLint index_Y)
{
// 向种子点index_Y这一行左右填充
if (index_X<0||index_X>=20||index_Y<0||index_Y>=20 || _vecTile[index_Y][index_X]._state == 1 )
{
return ;
}
int left = index_X;
int right = index_X; // 这边出错！！！！

while ( left>=0  &&  _vecTile[index_Y][left]._state!=1)  // 别忘记访问容器前得先判断索引是否是合法的
{
// 或许还得稍微过滤下已经绿色的
if (_vecTile[index_Y][left]._state!=2)
{
_vecTile[index_Y][left].op_padding();
}
left=left-1;
}
left=left+1;

while (right<20 && _vecTile[index_Y][right]._state!=1)
{
if (_vecTile[index_Y][right]._state!=2)
{
_vecTile[index_Y][right].op_padding();
}
right=right+1;
}
right=right-1;
// 找正上方和正下方的右种子点

int up_index=left;
int down_index=left;

int up_may_seed_x=left;
while (index_Y+1<20&&up_index<=right) 		{
if ( _vecTile[index_Y+1][up_index]._state==0)
{
up_may_seed_x=up_index;
}
up_index=up_index+1;
}

up_index=up_index-1;
if ( (index_X+1)<20  &&  _vecTile[index_Y+1][up_may_seed_x]._state == 0)
{
scanning_pad(up_may_seed_x,index_Y+1);    // 对上面的种子点进行扫描递归处理
}

int down_may_seed_x=left;
while (index_Y-1>=0 && down_index<=right )
{
if ( _vecTile[index_Y-1][down_index]._state==0)
{
down_may_seed_x=down_index;
}
down_index=down_index+1;
}
down_index=down_index-1;
if ( (index_Y-1)>=0  &&  _vecTile[index_Y-1][down_may_seed_x]._state == 0 )
{
scanning_pad(down_may_seed_x,index_Y-1);  // 对下面的种子点进行扫描递归处理
}
}

void redraw()
{
for (int i=0;i<_vTileNum;i++)
{
for (int j=0;j<_hTileNum;j++)
{
_vecTile[i][j].draw();
}
}
}

unsigned int _hTileNum;   // _hTileNum 是横向的块的个数
unsigned int _vTileNum;   // _vTileNum 是纵向的块的个数

vector<vector<tile> > _vecTile;//容器vector保存对象好于对象指针~ 因为保存对象的话操作的就是栈上的内存，而指针的话就操作堆上的内存，开销大了。  这样想法是不是错误的？
//	stack<tile> _stackTile;
};

void init(void);

void displayFcn(void);

void plotpoint(GLint x, GLint y);

void mouse(GLint button, GLint action, GLint x,GLint y);

tileLayer g_tileLayer;// 全局对象
void main(int argc, char** argv)
{
glutInit(&argc, argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_SINGLE|GLUT_RGB);
glutInitWindowPosition(50, 100);
glutInitWindowSize(400, 400);
glutCreateWindow("mouse");

init();
glutDisplayFunc(displayFcn);
glutMouseFunc(mouse);
glutMainLoop();

}
void init(void)
{
glClearColor(1.0,1.0, 1.0, 1.0);   // 重视这句话

glMatrixMode(GL_PROJECTION);//设置投影矩阵
gluOrtho2D(0 ,400, 0 ,400);//二维视景区域

glColor3f(1.0,0.0,0.0);
glPointSize(13.0);//点的大小
}
void plotpoint(GLint x, GLint y)
{
// 先计算是二维容器里的哪个tile，然后这个tile调用边界op
unsigned int index_X=0,index_Y=0;
index_X=x/20;
index_Y=y/20;

(g_tileLayer._vecTile[index_Y][index_X]).op_side() ;    // 注意顺序

}
void displayFcn(void)
{
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);

glColor3f(0 ,0 ,0);
glBegin(GL_LINES);
for (int i=0 ;i<=HEIGHT/SUBHEIGHT ;i++)  // 画横线
{
glVertex2d(0 ,i*SUBHEIGHT);
glVertex2d(WIDTH ,i*SUBHEIGHT);
}

for (int i=0 ;i<=WIDTH/SUBWIDTH ;i++)    // 画竖线
{
glVertex2d(i*SUBWIDTH ,0);
glVertex2d(i*SUBWIDTH ,HEIGHT);
}

glEnd();
glFlush();
}
void mouse(GLint button, GLint action, GLint x,GLint y)
{
if (button==GLUT_LEFT_BUTTON && action==GLUT_DOWN)
{
plotpoint(x,400-y);
}
//glFlush();
if (button==GLUT_RIGHT_BUTTON && action==GLUT_DOWN)
{
// 执行算法！！
unsigned int index_X=0,index_Y=0;
index_X=x/20;
index_Y=(400-y)/20;

//-----------------------
//  在这边切换2种实现算法,只要注释掉其中一个调用就行了
//-----------------------
g_tileLayer.recursive_pad(index_X,index_Y);
//	g_tileLayer.scanning_pad(index_X,index_Y);
}
}

运行结果：



四联通种子递归填充



扫描法递归填充

期间遇到一个有趣的bug,

((tile)g_tileLayer._vecTile[index_Y][index_X]).op_side() ;

cout<<((tile)g_tileLayer._vecTile[index_Y][index_X])._state<<"检验值";

发现第二条语句居然打印出来依然为0，而不是1;

问题在于前面的多余的（tile） 对象转换 ，操作的是副本了，自然就没有修改到我们要的目标对象了。

看来指针转换是比较靠谱的，对象强制转换是不靠谱的，会调用implicit的copy constructor 。

参考 ： http://blog.csdn.net/jiangxinyu/article/details/7911876 这里有种子扫描算法为什么能填充的原因。