星系模拟器开发日志(一) 如何科学地用C++画图

代码下载地址：

http://pan.baidu.com/s/1eQjiETc

2015.8.11更新：

最近突然有一个想法：写一个程序，用来模拟太阳系的行星运动，甚至是任意星球的运动。感觉这个想法非常excited，所以就准备开始写。程序的名字就叫“星系模拟器”吧，或者也可以称作“拉普拉斯的长者？”，英文名Solar Simulator

为了避免写完后过一个月看不懂代码的悲剧重演，我准备把整个开发过程都记在这里。

工具：
①一只NOIP选手
②一台电脑
③稍有的物理学常识

2015.8.13更新：

首先说一下思路。
①每个物体都是一个质点，只考虑万有引力
②先假设所有物体都在二维平面上运动，三维的以后再说
③每个物体都用一个小点表示
④怎么模拟运动呢？最早想的是能不能用方程，然后我突然想到“三体问题没有解析解”这回事……果断大模拟

先解决“在屏幕上显示图形”这回事。毕竟作为一只NOIP选手，我以前写过的都是“黑白屏幕的傻X程序”。

先找了半天，找了两个备选方案：一是按着《C++图形与游戏编程基础》用Dark GDK，但它只兼容vs2008，而且功能非常受限。二是用DirectX，但找了找教程发现相当于学习windows编程，上来就给一堆乱码般的函数和类名跪了，写个显示亮点的小程序我至于吗我……

后来经光神指点，找到一个好东西：Easy Graphics Engine（EGE），主页http://tcgraphics.sourceforge.net/，在VS2015下的安装教程见http://www.jianshu.com/p/b12163e5a0b7

环境已备好（VS2015 Community+EGE），可以开始了。

EGE的函数名称啥的都很直白，我也不介绍了，主页里写的非常清楚。先写个“画东西”的小程序压压惊吧：

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <graphics.h>
#include <time.h>
#include <cstdio>
#include <cmath>
using namespace std;

int main() {
//初始化一个200*200的图像区域
initgraph(200, 200);
//设置绘图颜色
setcolor(WHITE);
//画空心圆
circle(100, 100, 3);
//设置填充颜色
setfillcolor(WHITE);
//填充圆
floodfill(100, 100,WHITE);
//等待按任意键
getch();
//关闭图像
closegraph();
return 0;
}

效果图：



我们将用这样的“亮点”表示物体，当然屏幕肯定比200*200大。

EGE中，坐标(x,y)代表距离左边x，距离上边y，不要搞反了

EGE还可以画像素。画一个抛物线作为练习：

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <graphics.h>
#include <time.h>
#include <cstdio>
#include <cmath>
using namespace std;

#pragma warning(disable:4996)//无视掉freopen的警告

const int gsize = 600;

int main() {
//打开图像
initgraph(gsize, gsize);

//绘图
for (float x = 0, y = 0 ; y < gsize ; x+=0.001, y = x*x/500) {
putpixel(int(x+0.5), int(y+0.5), WHITE);//画像素
}

//关闭图像
getch();
closegraph();
return 0;
}

方程y=x^2/500

效果图：



接下来该画动图了。按照EGE官网上的教程，写了一个画动图的程序：

#include "stdafx.h"
#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <graphics.h>
#include <time.h>
#include <cstdio>
#include <cmath>
using namespace std;

#pragma warning(disable:4996)//无视掉freopen的警告

void mainloop()//主循环
{

//将线条和填充颜色设为白色
setcolor(WHITE);
setfillcolor(WHITE);

float x = 0, y = 0;

for (; is_run(); delay_fps(60))//每秒60帧
{

//cleardevice();//清屏
y = x*x / 500.0;
fillellipsef(x, y, 3, 3);//画以(x,y)为中心,长短轴均为3的椭圆
x += 1.0;//更新x
}
}

int main(void)
{
//设置初始化图形,差不多就是默认
setinitmode(INIT_DEFAULT | INIT_NOFORCEEXIT);
//初始化窗口
initgraph(600, 600);
//初始化随机种子
randomize();
//设置更新窗口模式,为手动模式
setrendermode(RENDER_MANUAL);
//主循环
mainloop();
//关闭窗口
closegraph();
return 0;
}

这是动态绘制上述抛物线的程序。
注意，每一帧绘制完成后我没有清屏，这意味着它将绘制出整条轨迹。

画到一半的效果图：