VC++ 借助 Win32 API 绘图实现基本的细胞自动机演示
2024-08-31 14:13:25
//本程序使用 Visual Studio 2015 生成的 Win32 窗口程序模板 开发
//使用 Win32 API 绘图
//实现基本的细胞自动机演示
//
//目前已知问题：
//存在内存泄漏，但具体哪里泄漏还未找到
//长时间运行会卡死崩溃，怀疑与刷新频率较高带来的高系统资源占用有关
//
// LifeCompute2.cpp : 定义应用程序的入口点。
//细胞自动机：
//一个活的细胞周围的八个格子中
//如果有2或者3个格子是活的，则继续存活
//否则死亡
//一个死亡的格子周围的八个格子中
//如果有3个格子是活的则变成活的
//否则依然是死亡 //要使用两个二维数组来代表前后两轮的生存状况
//不可以只使用一个二维数组并在其中一个个的更新细胞状态
//因为相邻的细胞之间会相互影响 #include "stdafx.h"
#include "LifeCompute2.h"
#include "resource.h" //资源文件中添加了一个draw菜单，用以开始。菜单的ID为 IDM_DRAW
#include<math.h> #define MAX_LOADSTRING 100 //程序配置：提供统一的绘图相关的设置和格子数量设置
typedef struct setting
{
COLORREF activeColor; //存活状态的颜色
COLORREF inactiveColor; //死亡状态的颜色
COLORREF backgroundColor; //背景颜色，实际上用于绘制网格线
int lineWidth; //网格线宽度，单位：像素 int countX; //横向格子数量，即列数
int countY; //纵向格子数量，即行数 int a; //正方形格子边长，单位：像素
}SETTING; // 全局变量，VC自动生成:
HINSTANCE hInst; // 当前实例
WCHAR szTitle[MAX_LOADSTRING]; // 标题栏文本
WCHAR szWindowClass[MAX_LOADSTRING]; // 主窗口类名
//全局变量
SETTING setting; //全局设置结构体对象
bool **ground=NULL; //保存当前格子信息的二维数组指针 // 此代码模块中包含的函数的前向声明，VC自动生成:
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance);
BOOL InitInstance(HINSTANCE, int);
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
INT_PTR CALLBACK About(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM);
// 此代码模块中包含的函数的前向声明
void draw(HWND); //开始
void updateGround(HWND); //更新 //VC自动生成入口
int APIENTRY wWinMain(_In_ HINSTANCE hInstance,
_In_opt_ HINSTANCE hPrevInstance,
_In_ LPWSTR lpCmdLine,
_In_ int nCmdShow)
{
UNREFERENCED_PARAMETER(hPrevInstance);
UNREFERENCED_PARAMETER(lpCmdLine); // TODO: 在此放置代码。 // 初始化全局字符串
LoadStringW(hInstance, IDS_APP_TITLE, szTitle, MAX_LOADSTRING);
LoadStringW(hInstance, IDC_LIFECOMPUTE2, szWindowClass, MAX_LOADSTRING);
MyRegisterClass(hInstance); // 执行应用程序初始化:
if (!InitInstance (hInstance, nCmdShow))
{
return FALSE;
} HACCEL hAccelTable = LoadAccelerators(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDC_LIFECOMPUTE2)); MSG msg; // 主消息循环:
while (GetMessage(&msg, nullptr, , ))
{
if (!TranslateAccelerator(msg.hwnd, hAccelTable, &msg))
{
TranslateMessage(&msg);
DispatchMessage(&msg);
}
} return (int) msg.wParam;
} //
// 函数: MyRegisterClass()
//
// 目的: 注册窗口类。
//
ATOM MyRegisterClass(HINSTANCE hInstance)
{
WNDCLASSEXW wcex; wcex.cbSize = sizeof(WNDCLASSEX); wcex.style = CS_HREDRAW | CS_VREDRAW;
wcex.lpfnWndProc = WndProc;
wcex.cbClsExtra = ;
wcex.cbWndExtra = ;
wcex.hInstance = hInstance;
wcex.hIcon = LoadIcon(hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_LIFECOMPUTE2));
wcex.hCursor = LoadCursor(nullptr, IDC_ARROW);
wcex.hbrBackground = (HBRUSH)(COLOR_WINDOW+);
wcex.lpszMenuName = MAKEINTRESOURCEW(IDC_LIFECOMPUTE2);
wcex.lpszClassName = szWindowClass;
wcex.hIconSm = LoadIcon(wcex.hInstance, MAKEINTRESOURCE(IDI_SMALL)); return RegisterClassExW(&wcex);
} //
// 函数: InitInstance(HINSTANCE, int)
//
// 目的: 保存实例句柄并创建主窗口
//
// 注释:
//
// 在此函数中，我们在全局变量中保存实例句柄并
// 创建和显示主程序窗口。
//
BOOL InitInstance(HINSTANCE hInstance, int nCmdShow)
{
hInst = hInstance; // 将实例句柄存储在全局变量中 HWND hWnd = CreateWindowW(szWindowClass, szTitle, WS_OVERLAPPEDWINDOW,
CW_USEDEFAULT, , CW_USEDEFAULT, , nullptr, nullptr, hInstance, nullptr); if (!hWnd)
{
return FALSE;
} ShowWindow(hWnd, nCmdShow);
UpdateWindow(hWnd); return TRUE;
} //
// 函数: WndProc(HWND, UINT, WPARAM, LPARAM)
//
// 目的: 处理主窗口的消息。
//
// WM_COMMAND - 处理应用程序菜单
// WM_PAINT - 绘制主窗口
// WM_DESTROY - 发送退出消息并返回
//
//
LRESULT CALLBACK WndProc(HWND hWnd, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
switch (message)
{
case WM_COMMAND:
{
int wmId = LOWORD(wParam);
// 分析菜单选择:
switch (wmId)
{
case IDM_ABOUT:
DialogBox(hInst, MAKEINTRESOURCE(IDD_ABOUTBOX), hWnd, About);
break;
case IDM_EXIT:
DestroyWindow(hWnd);
break;
case IDM_DRAW: //点击了draw菜单，开始运算并绘制
draw(hWnd);
break;
default:
return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}
}
break;
case WM_PAINT:
{
PAINTSTRUCT ps;
HDC hdc = BeginPaint(hWnd, &ps);
// TODO: 在此处添加使用 hdc 的任何绘图代码...
EndPaint(hWnd, &ps);
}
break;
case WM_DESTROY:
PostQuitMessage();
break;
case WM_TIMER:
updateGround(hWnd);
break;
default:
return DefWindowProc(hWnd, message, wParam, lParam);
}
return ;
} // “关于”框的消息处理程序。
INT_PTR CALLBACK About(HWND hDlg, UINT message, WPARAM wParam, LPARAM lParam)
{
UNREFERENCED_PARAMETER(lParam);
switch (message)
{
case WM_INITDIALOG:
return (INT_PTR)TRUE; case WM_COMMAND:
if (LOWORD(wParam) == IDOK || LOWORD(wParam) == IDCANCEL)
{
EndDialog(hDlg, LOWORD(wParam));
return (INT_PTR)TRUE;
}
break;
}
return (INT_PTR)FALSE;
} void drawBackgroundBlocks(HWND win) {
HDC dc=GetDC(win);
HPEN pen=CreatePen(PS_SOLID, setting.lineWidth, setting.backgroundColor);
SelectObject(dc, pen);
for (int i = ; i <= setting.countX+; i++) {
MoveToEx(dc,(i-)*(setting.a+setting.lineWidth)+setting.lineWidth/ ,, NULL);
LineTo(dc, (i - )*(setting.a + setting.lineWidth) + setting.lineWidth / , setting.countY*(setting.a + setting.lineWidth));
} for (int i = ; i <= setting.countY + ; i++) {
MoveToEx(dc, , (i - )*(setting.a + setting.lineWidth) + setting.lineWidth / , NULL);
LineTo(dc, setting.countX*(setting.a + setting.lineWidth), (i - )*(setting.a + setting.lineWidth) + setting.lineWidth / );
} DeleteObject( pen);
} //初始化设置。注意：格子数量过多可能导致系统资源占用较高
void initSetting() {
setting.activeColor = RGB(, , );
setting.inactiveColor = RGB(, , );
setting.backgroundColor = RGB(,,);
setting.lineWidth = ; setting.countX = ;
setting.countY = ; setting.a = ;
} //初始化格子，分配内存空间
void initGround() {
ground = new bool*[setting.countX];
for (int i = ; i <= setting.countX; i++) {
ground[i-] = new bool[setting.countY];
for (int j = ; j <= setting.countY; j++) {
ground[i-][j-] = false;
}
}
} //释放动态分配的二维数组空间
void cleanGround() {
for (int i = ; i < setting.countX; i++)
{
delete []ground[i];
}
delete []ground;
} //设置第一轮的生存状况
void setBorn() {
if (ground == NULL) {
return;
} const int n = ; //控制随机生成的信息的数量
int range = ; //初始信息的范围 int x[n]; //随机点的横坐标
int y[n]; //随机点的纵坐标 for (int i = ; i < n; i++)
{
x[i] = rand() % range + setting.countX/-range/; //生成随机点
y[i]= rand() % range + setting.countY/-range/;
ground[x[i]][y[i]] = true; //将这些随机点设置为活的
}
} //绘制坐标为x,y的方形
void drawOneRect(HDC dc,int x,int y,bool active) {
HPEN pen;
HBRUSH brush;
if (active) {
pen = CreatePen(PS_SOLID, , setting.activeColor);
brush = CreateSolidBrush(setting.activeColor);
}
else {
pen = CreatePen(PS_SOLID, , setting.inactiveColor);
brush = CreateSolidBrush(setting.inactiveColor);
} SelectObject(dc, pen);
SelectObject(dc, brush); int left = (x-) * setting.a + x * setting.lineWidth;
int top = (y-) * setting.a + y * setting.lineWidth;
int right = left + setting.a;
int bottom = top + setting.a; Rectangle(dc, left, top, right, bottom); DeleteObject(brush);
DeleteObject(pen);
} //将二维数组中的生存状况数据绘制到客户区
void drawGroundStatus(HWND win) {
HDC dc=GetDC(win);
HDC memDC = CreateCompatibleDC(dc);
RECT rect;
rect.top = ;
rect.left = ;
rect.right = setting.a*setting.countX + setting.lineWidth*(setting.countX + );
rect.bottom = setting.a*setting.countY + setting.lineWidth*(setting.countY + ); HBITMAP map = CreateCompatibleBitmap(dc,rect.right,rect.bottom);
HBITMAP oldMap=(HBITMAP) SelectObject(memDC, map); for (int i = ; i <= setting.countX; i++)
{
for (int j = ; j <= setting.countY; j++) {
drawOneRect(memDC, i, j, ground[i - ][j - ]);
}
} BitBlt(dc, rect.left, rect.top, rect.right, rect.bottom, memDC, rect.left, rect.top, SRCCOPY); SelectObject(memDC, oldMap); DeleteObject(map); ReleaseDC(win, memDC);
ReleaseDC(win, dc);
} //计算坐标为x,y的格子周围的活的格子数量
//如果该格子靠近边缘，则周围格子数量少于8个
int countAround(int xa,int ya) {
//1~30 int x = xa - ;
int y = ya - ;
int count = ;
////////////////////////////
if (x - > && y - > ) { //左上
if (ground[x - ][y - ]) {
count++;
}
} if ( y - > ) { //上
if (ground[x][y - ]) {
count++;
}
} if (x + <setting.countX && y - > ) { //右上
if (ground[x + ][y - ]) {
count++;
}
}
//////////////////////////
if (x - > ) { //左边
if (ground[x - ][y ]) {
count++;
}
}
if (x + <setting.countX ) { //右边
if (ground[x + ][y ]) {
count++;
}
}
//////////////////////////
if (x - > && y + <setting.countY) { //左下
if (ground[x - ][y + ]) {
count++;
}
}
if (y+<setting.countY ) { //下方
if (ground[x][y+ ]) {
count++;
}
}
if (x + <setting.countX && y + <setting.countY) { //右下
if (ground[x + ][y+ ]) {
count++;
}
} return count;
} //判断坐标为x,y的格子下一轮的生存状态
bool sentence(int x, int y) {
int count = countAround( x, y);
if (ground[x - ][y - ]) { //如果当前是活的
if (count == || count == ) { //周围有2或3个活的
return true; //下一轮继续活着
}
else { //周围活着的数量不是2或3
return false; //下一轮死亡
}
}
else { //如果当前是死的
if (count == ) { //周围或者的数目是3
return true; //下一轮是活的
}
else { //周围或者的数目不是3
return false; //下一轮死亡
}
} } //更新一轮生存数据
void getNextGen() {
bool **ret; //新一轮的数据位置
ret = new bool*[setting.countX]; for (int i = ; i < setting.countX; i++) { //分配空间
ret[i] = new bool[setting.countY];
for (int j = ; j < setting.countY; j++) {
ret[i][j] = sentence(i + , j + ); //根据当前状况填入下一轮每个格子的状况
}
}
cleanGround(); //清理旧的内存空间
ground = ret; //将新的数据交给指针
} //控制更新数据和绘图
void updateGround(HWND win) {
drawBackgroundBlocks(win); //绘制格子
drawGroundStatus(win); //绘制生存状态
getNextGen(); //更新数据
} //控制运算与绘图
void draw(HWND win) {
initSetting(); //初始化设置
drawBackgroundBlocks(win); //绘制背景网格
initGround(); //初始化网格数据
setBorn(); //设置第一轮生存状况
drawGroundStatus(win); //绘制生存状况 SetTimer(win, ID_TIMER, , NULL); //使用计时器消息触发更新迭代 }
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