WPF绘图（一）：几何（Geometry）与形状（Shape）

1. Geometry

在数学中，我们可以用一个方程描述圆：x2+y2=25。这个方程描述的是，一个半径为5，中心点在（0，0）的圆。这种纯数学的描述就是Geometry（几何）。

但此时，这个“圆”我们是看不见，摸不着的。如果想要看到这个几何图形，就必须用画笔，颜色等信息，去“绘制”它。

.Net中，Geometry类就是用于描述这种几何图形的类。它只包含描述几何图形的必要属性，并提供包括命中测试、动画等功能。它派生出以下七个类，以简化对图形的描述：

类名	功能
LineGeometry	直线
EllipseGeometry	椭圆（圆也是椭圆的一种）
RectangleGeometry	矩形
PathGeometry	路线（类似与随手画的一条任意线）
GeometryGroup	几何图形组（把多个几何图形放在一起）
CombinedGeometry	组合图形（将多个几何图形做布尔运算）
StreamGeometry	它是PathGeometry的轻量级对象。

1.1 LineGeometry

它表示一条直线。

它主要属性有EndPoint和StartPoint，用于定义直线的终点和起点。

Point start = new Point(0,0); 
Point end = new Point(50,50); 
LineGeometry line = new LineGeometry(start,end);

1.2 EllipseGeometry

它表示一个椭圆（圆也是椭圆的一种）。

它主要属性有Center（中心点坐标）、RadiusX（x轴半径）、RadiusY（Y轴半径）。

Point center = new Point(50,50); 
EllipseGeometry ellipseGeo = new EllipseGeometry(center , 45, 20);

1.3 RectangleGeometry

它表示一个矩形（正方形也是矩形的一种）。

它主要属性有Rect（矩形框）、RadiusX（x轴半径）、RadiusY（y轴半径）。当定义了Rect属性后，RadiusX和RadiusY的值也就确定了；当给定了RadiusX和RadiusY的值，Rect属性的值也就确定了。

RectangleGeometry rect = new RectangleGeometry(10,20);

1.4 PathGeometry

它表示一条路线。这条路线中，可以有直线给，也可以有曲线。

它最重要的属性是Figures（路径图元），类型是PathFigureCollection，意味着它是一个集合，可以装载多个PathFigure对象。

PathFigure类，有一个重要的属性Segments，类型是PathSegmentCollection，意味着它也是一个集合，可以装载多个PathSegment（路径中的一部分）对象。

由此可见：多个Segment组成了一个PathSegmentCollection（PathFigure的Segment属性）；多个PathFigure组成了一个PathFigureCollection（PathGeometry的PathFigure属性）。

// 定义SegmentCollection1 
LineSegment line1 = new(...);                                // 定义直线部分
PolyLineSegment pline1 = new (...)；                         // 定义多段线部分
ArcSegment arc1 = new(...);                                  // 定义弧形线段部分
PathSegmentCollection segments1 = new(new PathSegment[] { line1, pline1, arc1 }); // 定义PathSegment集合 
PathFigure path1 = new(new Point(0, 0), segments1, false);   // 定义第一个的PathFigure 

// 定义SegmentCollection2 
LineSegment line2 = new(...); 
BezierSegment beszier = new(...); // 定义Bezier曲线部分
PathSegmentCollection segments2 = new(new PathSegment[] { line2, beszier }); 
PathFigure path2 = new(new Point(300, 0), segments2, false); // 定义第二个的PathFigure 

// 定义PathFigureCollection 
PathFigureCollection pathFigures = new(new PathFigure[] { path1, path2 }); 
PathGeometry pathGeo = new() { Figures = pathFigures };      // 定义PathGeometry 

备注：.Net提供“路径标记语法”用于简化PathFigures的创建。

1.5 GeometryGroup

它表示多个集合图形的集合。

它的主要属性有Children（包含的子图形），类型是GeometryCollection，意味着它可以可以装载多个Geometry对象。

LineGeometry lineGeo = new();
RectangleGeometry rectGeo = new();
PathGeometry pathGeo = new();
GeometryGroup geoGroup = new() { Children = new GeometryCollection() { lineGeo, rectGeo, pathGeo } };

GeometryGroup中的几何图形，也可以设置FillRule属性，以设置多个几何图形交叉区域的合并方式。

1.6 CombinedGeometry

它表示一个，由两个几何图形组合而成的图形。

它的主要属性有Geometry1（几何图形1）、Geometry2（几何图形2）、GeometryCombineMode（图形结合的方式）

RectangleGeometry rectGeo = new();
PathGeometry pathGeo = new();
CombinedGeometry CombineGeo = new(GeometryCombineMode.Exclude, rectGeo, pathGeo);

备注：

• 该类的GeometryCombineMode指的是多个图形的“结合”方式，这种方式通常指的是布尔运算；而部分Geometry对象的FillRule，指的是交叠的图形的“填充”方式。指的是图形的重叠闭合区域的“填充”方式；
• 虽然CombineGeometry只能“结合”两个Geometry对象。但是要注意，Geometry1和Geometry2的类型都是Geometry，意味只要只要是Geometry的子类，都可以赋值给这两个属性。因此，可以将多个Geometry填到GemetryGroup中，也可以两两CombinedGeometry，然后再将CombinedGeometry再CombinedGeometry。

1.7 StreamGeometry

它是PathGeometry的轻量级表示，不支持数据绑定、动画或修改。

这意味着，如果PathGeometry占用太多资源，且不需要数据绑定、动画、修改等功能，可以用StreamGeometry来替代。

它的工作原理是创建一个StreamGeometryContext对象，并在这个对象中绘制图形。所以，它没有图形数据相关的属性，

StreamGeometry streamGoe = new();
StreamGeometryContext context = streamGoe.Open();
context.ArcTo(...); // SteamGeometryContext类提供了多种绘图方法。 context.PolyLineTo(...);
context.Close();

2. Shape

形状（Shape），就是一个能看得到的几何图形。例如我们在白纸上，用红色的笔画一条直线，一个矩形。

由此可见，Shape的本质，就是在几何图形（Geometry）的基础上，加上画笔，颜色等信息，绘制而成。

.Net中，Shape就是表示“形状”的类。它是一个抽象类，继承自FrameworkElement，这意味着它是一个元素，可以直接显示在窗体上。

Shape类派生出了以下几个类：

类型	功能
Ellipse	椭圆形
Line	直线
Path	路径
Polygon	多边形
Polyline	多段线
Rectangle	矩形

这些类都比较容易使用，就不再一一赘述。