# mfcplot **Repository Path**: rewine/mfcplot ## Basic Information - **Project Name**: mfcplot - **Description**: mfc数学函数曲线绘制程序 - **Primary Language**: C++ - **License**: MIT - **Default Branch**: master - **Homepage**: None - **GVP Project**: No ## Statistics - **Stars**: 150 - **Forks**: 47 - **Created**: 2020-07-20 - **Last Updated**: 2025-05-17 ## Categories & Tags **Categories**: mathlibs **Tags**: None ## README # mfcplot mfc数学函数曲线绘制程序 [![FOSSA Status](https://app.fossa.com/api/projects/git%2Bgithub.com%2Fwineee%2Fmfcplot.svg?type=shield)](https://app.fossa.com/projects/git%2Bgithub.com%2Fwineee%2Fmfcplot?ref=badge_shield) ### 实验环境 - window 10 版本19041 - Microsoft Visual Studio Community 2019 版本 16.6.4 ### 实现功能 - [x] 绘制常见一元函数的图像 - [x] 支持普通函数，极坐标函数，参数方程，直接输入数据点 - [x] 可以删除指定函数图像 - [x] 可以在一个坐标系中绘制多条数学曲线 - [x] 显示坐标轴，网格，刻度值，图例 - [x] 可以选择不同颜色线型来绘制不同的曲线 - [x] 当鼠标移动到曲线上某点时，可以显示该点的坐标 - [x] 可以用鼠标拖动图像 - [x] 可以进行图形的放大，缩小，定量设置显示范围，自动缩放 - [x] 普通函数x取值范围可设置为跟随显示范围变化 - [x] 状态栏实时显示鼠标位置，双击显示鼠标精确位置 - [x] 重要数据的序列化和反序列化 - [ ] 突变函数(如floor(x))和部分y值接近无穷的函数(如tan(x))无法完美显示 ### 界面展示 ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720012121800.png) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2020072001273763.png) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720014118171.png) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720014136668.png) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720014609420.png) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/2020072001464030.png) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720014714925.png) ### 设计结构 ##### 程序流程及设计   用户输入函数信息，显示函数图像。还可以通过菜单和工具栏更改设置。   通过计算样本点，相邻样本点用直线连接，当样本点数量足够大时，可近似看成曲线。 ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720162214892.png) ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720161921318.png) ##### 程序所有源文件 ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720162844144.png) ##### CalculatorFunc.cpp介绍 >double CalcEquation(CString m_sEquation, bool& succ, char xKey, double xVal) >m_sEquation:表达式 >succ:计算是否成功 >xKey:未知数是"x"还是"t" >xVal:未知数的值 >此文件可以单独拿出来(把CString换成string就行)使用 >bool succ = true; >double ans = CalcEquation("sin(x)+e^x",succ,'x',1.1);  对方程，分为数（常数，未知数x），双目运算符(+ , - ,* , / , ^ ) ,单目运算符(sin,cos等等)，单目运算符后面是一个完整的子式，如2+cos(x+1)中，x+1就是一个完整的式子，通过递归调用可以求子式的值，如果已知子式值，这个[单目运算符+子式]就是一个已知数了，那剩下的就等效于只有+ , - , * , / , ^ 的公式，用表达式栈法就可以解决。 ##### FuncData.cpp介绍 ![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/20200720161950216.png) ```cpp FuncData类 成员变量： int FuncCas; //函数类型 CString m_Equation; //函数表达式 double minX, maxX; //x极值 double maxY, minY; //y极值 int stepX; //可以理解为样本点的数量 int m_penWidth; //画笔宽度 int m_penType; //画笔类型 COLORREF m_color; //画笔颜色 vector > vetPoint; //储存所有样本点 成员函数： virtual double GetY(double xVal, bool& succ) = 0;//得到未知数为xVal时函数值，succ表示计算是否成功 virtual bool CalcList() = 0; //计算vetPoint virtual bool GetNearest(pair NowPoint, pair &CmpPoint);//获取本函数与NowPoint最近的点 virtual CString GetEquation2(); //为了得到参数方程第二个函数式 FuncData(); FuncData(CString Equation,double minX,double maxX,int stepX,COLORREF color, int penWidth,int penType);//构造函数 注意:此处派生类只记录特有的成员 NormalFD类 无 PolarFD 类 成员变量 double maxth, minth; //自变量θ取值范围 TwoFD类 成员变量 CString m_EquationY; double maxT, minT; 成员函数 double GetX(double tVal, bool& succ);//参数方程X也需要求值 virtual double GetY(double tVal, bool& succ); DataFD类 成员函数 static int DataFD_Cnt; //记录数据点类型函数数量 ``` ##### mfcplotDoc.cpp介绍  mfcplotDoc中记录着设置信息和函数数据，主要内容如下 ```cpp public: bool m_WillShowGrid; //是否显示网格 bool m_WillShowAxis; //是否显示坐标轴 bool m_WillShowEdge; //是否显示边框 bool m_SingelMode; //单函数模式添加函数自动删除上一个函数 bool m_ForceXrange; //普通函数x范围是否固定，不固定的话随显示范围变化 bool m_ShowNearPoint;//鼠标接近函数线时是否显示其坐标 double m_Xmin, m_Xmax, m_Ymin, m_Ymax;//显示范围 FuncData *m_FD;//临时变量 CObList m_List;//记录所有函数信息 public: afx_msg void OnAxisMenu();//坐标轴 afx_msg void OnGridMenu();//网格 afx_msg void OnEdgeMenu();//边框 afx_msg void OnSmallerMenu();//显示范围缩小 0.8 afx_msg void OnBiggerMenu();//显示范围放大 1.25 afx_msg void OnNormalFuncMenu();//增加普通函数 afx_msg void OnMenuSetXyrange();//设置显示范围 afx_msg void OnFuncMode();//单/多函数模式 afx_msg void OnPolarFuncMenu();//增加极坐标函数 afx_msg void OnTwoFuncMenu();//增加参数方程函数 afx_msg void OnDataFuncMenu();//增加数据点型函数 afx_msg void OnFroceXrang();//普通函数x范围是否固定 afx_msg void OnNearpointMenu();//是否显示最近点 afx_msg void OnAutorangeMenu();//自动调整显示范围，正好显示完整函数图像 afx_msg void OnDelfunconeMenu();//删除一个函数 afx_msg void OnDelallMenu();//删除所有函数 ``` ##### mfcplotView.cpp介绍  绘图逻辑是在这里实现的，主要内容如下 ```cpp public: double m_Xmin, m_Xmax, m_Ymin, m_Ymax;//函数显示范围 int nTop, nButton, nLeft, nRight;//对应的逻辑坐标范围 int isMoving;//拖动状态 0不拖动 1拖动模式 2正在拖动 double tmp_Xmin, tmp_Xmax, tmp_Ymin, tmp_Ymax; //拖动模式下，单击鼠标左键，记录起点的显示范围 CPoint m_posStart; //拖动模式下，单击鼠标左键，记录起点的鼠标坐标 //根据鼠标坐标偏移量可以计算显示范围变化量 ```  函数中LPxtoFPx表示把函数坐标x变成pDC可以用的逻辑坐标_x，原理函数坐标范围m_Xmin，m_Xmax到逻辑坐标范围nLeft，nRight（下面函数会给出）等比例的映射。 ```cpp double CmfcplotView::LPxtoFPx(int x) { return m_Xmin + (1.0 * x - nLeft) * (m_Xmax - m_Xmin) / (1.0 * nRight - nLeft); } ```  实现坐标转换后就可以进行绘图工作了。 ```cpp void CmfcplotView::OnDraw(CDC* pDC) { CmfcplotDoc* pDoc = GetDocument(); ASSERT_VALID(pDoc); if (!pDoc) return; m_Xmin = pDoc->m_Xmin;//极值保存在Doc中 m_Xmax = pDoc->m_Xmax; m_Ymin = pDoc->m_Ymin; m_Ymax = pDoc->m_Ymax; CRect rect; GetClientRect(&rect);//获得视图区 nTop = (int)round(rect.bottom * 0.1); //函数图像不会占据整个视图区 nButton = (int)round(rect.bottom * 0.9); nLeft = (int)round(rect.right * 0.1); nRight = (int)round(rect.right * 0.9); if (pDoc->m_WillShowEdge) {//画边框 pDC->MoveTo(nLeft, nTop); pDC->LineTo(nLeft, nButton); pDC->LineTo(nRight, nButton); pDC->LineTo(nRight, nTop); pDC->LineTo(nLeft, nTop); } //画x坐标信息 int nX,nY; bool BIGX = abs(m_Xmin) > 100 || abs(m_Xmax) > 100;//x坐标值比较大时，标注更稀 for (nX = nLeft; nX < nRight; nX += (BIGX ? 100 : 50)) { //每隔100/50像素一个标注 CRect textRect(nX - (BIGX ? 50 : 25), nButton + 1, nX + (BIGX ? 50 : 25), nButton + 20);//显示区域 CString xInfo; xInfo.Format(_T("%.2f"),LPxtoFPx(nX)); pDC->DrawText(xInfo, &textRect, DT_SINGLELINE | DT_CENTER); //单行,上下左右居中显示 } if (nX - nRight <= (BIGX ? 50 : 25)) {//最后一个x坐标，与前一个标注距离太近则不显示 CRect textRect(nRight, nButton + 1, nRight + 50, nButton + 20); CString xInfo; xInfo.Format(_T("%.2f"),m_Xmax); pDC->DrawText(xInfo, &textRect, DT_SINGLELINE | DT_LEFT | DT_TOP); } //y坐标 for (nY = nButton - 50; nY > nTop; nY -= 50) { CRect textRect(nLeft - 200, nY-10, nLeft - 3, nY + 10); CString yInfo; yInfo.Format(_T("%.2f"), LPytoFPy(nY)); pDC->DrawText(yInfo, &textRect, DT_SINGLELINE | DT_RIGHT); } if (nTop - nY <= 25) { CRect textRect(nLeft - 200, nTop - 10, nLeft - 3, nTop + 10); CString yInfo; yInfo.Format(_T("%.2f"),m_Ymax); pDC->DrawText(yInfo, &textRect, DT_SINGLELINE | DT_BOTTOM | DT_RIGHT); } // 显示网格 if (pDoc->m_WillShowGrid) { CPen pen(PS_DOT, 1, RGB(100, 100, 100)); //创建笔，虚线，并调整坐标颜色灰色 CPen *pOldPen = (CPen *)pDC->SelectObject(&pen); for (nX = nLeft+50; nX < nRight; nX += 50) { pDC->MoveTo(nX, nTop); pDC->LineTo(nX, nButton); } for (nY = nButton - 50; nY > nTop; nY -= 50) { pDC->MoveTo(nLeft, nY); pDC->LineTo(nRight, nY); } pDC->SelectObject(pOldPen); } // 显示坐标轴 if (pDoc->m_WillShowAxis) { CPen pen(PS_SOLID, 2, RGB(0, 0, 0)); CPen* pOldPen = (CPen*)pDC->SelectObject(&pen); int oX = FPxtoLPx(0); int oY = FPytoLPy(0); bool showY = oX >= nLeft && oX <= nRight; bool showX = oY >= nTop && oY <= nButton;//判断x,y轴是否在范围内 if (showX) { pDC->MoveTo(nLeft - 10, oY); pDC->LineTo(nRight + 10, oY); } if (showY) { pDC->MoveTo(oX, nButton + 10); pDC->LineTo(oX, nTop - 10); } if (showX && showY) { pDC->TextOutW(oX + 1, oY + 1, _T("O")); } if (showX) { pDC->MoveTo(nRight + 10, oY); pDC->LineTo(nRight + 5, oY + 5); pDC->MoveTo(nRight + 10, oY); pDC->LineTo(nRight + 5, oY - 5); pDC->TextOutW(nRight + 10, oY, _T("X轴")); } if (showY) { pDC->MoveTo(oX, nTop - 10); pDC->LineTo(oX - 5, nTop - 5); pDC->MoveTo(oX, nTop - 10); pDC->LineTo(oX + 5, nTop - 5); pDC->TextOutW(oX + 5, nTop - 10, _T("Y轴")); } pDC->SelectObject(pOldPen); } POSITION p = pDoc->m_List.GetHeadPosition(); int showTop = nTop; while (p != nullptr) { bool shouldMov = true;//一段曲线第一个点MoveTo，其他都是LineTo FuncData* tmpFD = (FuncData*)pDoc->m_List.GetNext(p); CPen pen(tmpFD->m_penType, tmpFD->m_penWidth, tmpFD->m_color); CPen* pOldPen = (CPen*)pDC->SelectObject(&pen); if (tmpFD->FuncCas == CAS_NORMAL) {//动态X坐标模式下，普通函数x范围与视图不同时自动同步 if (pDoc->m_ForceXrange && isMoving!=2) if (tmpFD->minX != m_Xmin || tmpFD->maxX != m_Xmax) { tmpFD->minX = m_Xmin; tmpFD->maxX = m_Xmax; tmpFD->CalcList(); } } for (auto dot : tmpFD->vetPoint) { if (dot.first < m_Xmin || dot.first > m_Xmax || dot.second < m_Ymin || dot.second > m_Ymax || dot.second != dot.second) { shouldMov = true; continue; } if (shouldMov) { pDC->MoveTo(FPxtoLPx(dot.first), FPytoLPy(dot.second)); shouldMov = false; } else pDC->LineTo(FPxtoLPx(dot.first), FPytoLPy(dot.second)); } pDC->MoveTo(nRight+5, showTop);//显示图例 pDC->LineTo(rect.right, showTop); showTop += 5; if (tmpFD->FuncCas == CAS_NORMAL) pDC->TextOutW(nRight + 5, showTop, _T("f(x)=")+tmpFD->m_Equation); else if (tmpFD->FuncCas == CAS_POLAR) pDC->TextOutW(nRight + 5, showTop, _T("r(t)=") + tmpFD->m_Equation); else if (tmpFD->FuncCas == CAS_TWO) { pDC->TextOutW(nRight + 5, showTop, _T("x(t)=") + tmpFD->m_Equation); showTop += 20; pDC->TextOutW(nRight + 5, showTop, _T("y(t)=") + tmpFD->GetEquation2()); } else if (tmpFD->FuncCas == CAS_DATA) pDC->TextOutW(nRight + 5, showTop, _T("y(t)=") + tmpFD->m_Equation); showTop += 25; pDC->SelectObject(pOldPen); } } ```  值得一提的是OnMouseMove的代码，拖动模式下，起点信息已经在OnLButtonDown更新，拖动过程使用了双缓冲绘图防止闪烁。具体原理可参看文末参考资料。 ```cpp void CmfcplotView::OnMouseMove(UINT nFlags, CPoint point) { // TODO: 在此添加消息处理程序代码和/或调用默认值 更新状态栏，此处省略 if (isMoving==2) { ::SetCursor(LoadCursor(NULL, IDC_SIZEALL)); CmfcplotDoc* pDoc = GetDocument(); double detx = LPxtoFPx(point.x) - LPxtoFPx(m_posStart.x); pDoc->m_Xmin = tmp_Xmin - detx; pDoc->m_Xmax = tmp_Xmax - detx; double dety = LPytoFPy(point.y) - LPytoFPy(m_posStart.y); pDoc->m_Ymin = tmp_Ymin - dety; pDoc->m_Ymax = tmp_Ymax - dety; CDC* pDC = GetDC(); //创建一个内存中的显示设备 CDC MemDC; MemDC.CreateCompatibleDC(NULL); //创建一个内存中的图像 CBitmap MemBitmap; CRect rect; GetClientRect(&rect); MemBitmap.CreateCompatibleBitmap(pDC, rect.right, rect.bottom); //指定内存显示设备在内存中的图像上画图 MemDC.SelectObject(&MemBitmap); //先用一种颜色作为内存显示设备的背景色 MemDC.FillSolidRect(rect.left, rect.top, rect.right, rect.bottom, RGB(144, 144, 144)); this->OnDraw(&MemDC); //将内存中画好的图像直接拷贝到屏幕指定区域上 pDC->BitBlt(rect.left, rect.top, rect.right, rect.bottom, &MemDC, 0, 0, SRCCOPY); //释放相关资源 ReleaseDC(pDC); } else if (isMoving == 1) { ::SetCursor(LoadCursor(NULL, IDC_HAND)); } 显示函数最近点部分，此处省略 CView::OnMouseMove(nFlags, point); } ``` ### 完整代码 [github](https://github.com/wineee/mfcplot) [gitee](https://gitee.com/rewine/mfcplot) [csdn下载](https://download.csdn.net/download/qq_33831360/12636165) ### 参考资料 - [DrawText函数的讲解](https://blog.csdn.net/by_mxy/article/details/9932967) - [VC双缓冲绘图技术介绍](https://blog.csdn.net/oceanlucy/article/details/46827809?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-7.nonecase&depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromMachineLearnPai2-7.nonecase) - 阎光伟，彭文，徐琳茜. 基于案例的Visual C++程序设计教程[M].北京：清华大学出版社，2012 - 张晓民. VC++2010应用开发技术[M].北京：机械工业出版社，2013 ## License [![FOSSA Status](https://app.fossa.com/api/projects/git%2Bgithub.com%2Fwineee%2Fmfcplot.svg?type=large)](https://app.fossa.com/projects/git%2Bgithub.com%2Fwineee%2Fmfcplot?ref=badge_large)