hdu 3320 计算几何(三维图形几何变换)
openGL
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Now, He tells you the position of the vertex and the transformations. Please help Jiaoshou find the position of the vertex after several transformations.
Each case will always begin with “glBegin(GL_POINTS);”.Then the case will be followed by 5 kinds of function.
1. glTranslatef(x,y,z);
This function will translate the vertex(x’,y’,z’) to vertex(x+x’,y+y’,z+z’).
2. glRotatef(angle,x,y,z);
This function will turn angle radians counterclockwise around the axis (0,0,0)->(x,y,z).
3. glScalef(x,y,z);
This function wiil translate the vertex(x’,y’,z’) to vertex(x*x’,y*y’,z*z’).
4. glVertex3f(x,y,z);
This function will draw an initial vertex at the position(x,y,z). It will only appear once in one case just before “glEnd();”. In openGL, the transformation matrices are right multiplied by vertex matrix. So you should do the transformations in the reverse order.
5. glEnd();
This function tells you the end of the case.
In this problem angle,x,y,z are real numbers and range from -50.0 to 50.0. And the number of functions in each case will not exceed 100.
In this sample, we first let the vertex do “glTranslatef(x,y,z);” this function, then do “glScalef(x,y,z)”.
题目大意:给一个点的坐标,对它进行多种变换(平移变化、比例变换、绕任意轴旋转变换),输出它的最终坐标。不过它给出各变换的操作顺序是反过来的。
解题思路:构造各变换的变化矩阵,用矩阵乘法乘起来就是最终坐标。不会构造变化矩阵的详情请看下面:
三维几何变换
1. 三位平移变换是使立体在空间平移一段距离,其形状和大小保持不变。变化矩阵为


2. 三维局部比例变换,关于原点的比例变换的变换矩阵为

3. 三维立体绕通过原点的任意轴旋转角的变换。
设ON为过坐标原点的一根任意轴,它对坐标轴的前方向余弦分别为

中间过程就不多说了详情请看计算机图形学教程(第2版)P176-P184,它的变换矩阵为

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#include <cstring>
using namespace std; int cnt;
char operat[][];
double ang,x,y,z,xx,yy,zz; struct Matrix
{
double m[][];
}; Matrix mult(Matrix a,Matrix b)//矩阵乘法
{
Matrix c;
for(int i=;i<;i++)
{
for(int j=;j<;j++)
{
c.m[i][j]=0.0;
for(int k=;k<;k++)
c.m[i][j]+=a.m[i][k]*b.m[k][j];
}
}
return c;
} Matrix Translate(int i)//平移变换
{
sscanf(operat[i],"glTranslatef(%lf,%lf,%lf);",&x,&y,&z);
Matrix tmp={,,,,,,,,,,,,x,y,z,};
return tmp;
}
Matrix RatioTranslate(int i)//局部比例变换
{
sscanf(operat[i],"glScalef(%lf,%lf,%lf);",&x,&y,&z);
Matrix tmp={x,,,,,y,,,,,z,,,,,};
return tmp;
} Matrix RotateTranslate(int i)//绕通过原点的任意轴旋转变换
{
sscanf(operat[i],"glRotatef(%lf,%lf,%lf,%lf);",&ang,&x,&y,&z);
double t=sqrt(x*x+y*y+z*z);
double n1=x/t;//cos(a),a是与x轴的夹角
double n2=y/t;//cos(b),b是与y轴的夹角
double n3=z/t;//cos(c),c是与z轴的夹角
double S=sin(ang),C=cos(ang);
Matrix tmp={n1*n1+(-n1*n1)*C,n1*n2*(-C)+n3*S,n1*n3*(-C)-n2*S,,
n1*n2*(-C)-n3*S,n2*n2+(-n2*n2)*C,n2*n3*(-C)+n1*S,,
n1*n3*(-C)+n2*S,n2*n3*(-C)-n1*S,n3*n3+(-n3*n3)*C,,
,,,};
return tmp;
} Matrix solve()
{
Matrix ret={,,,,,,,,,,,,,,,};
sscanf(operat[cnt-], "glVertex3f(%lf,%lf,%lf);",&xx,&yy,&zz);
for(int i=cnt-;i>;i--)
{
if(operat[i][]=='T')
ret=mult(ret,Translate(i));
else if(operat[i][]=='S')
ret=mult(ret,RatioTranslate(i));
else if(operat[i][]=='R')
ret=mult(ret,RotateTranslate(i));
}
return ret;
} int main()
{
int t;
scanf("%d",&t);
getchar();
while(t--)
{
cnt=;
while()
{
gets(operat[cnt++]);
if(operat[cnt-][]=='E')
break;
}
Matrix ans=solve();
printf("%.1lf %.1lf %.1lf\n",xx*ans.m[][]+yy*ans.m[][]+zz*ans.m[][]+ans.m[][],
xx*ans.m[][]+yy*ans.m[][]+zz*ans.m[][]+ans.m[][],
xx*ans.m[][]+yy*ans.m[][]+zz*ans.m[][]+ans.m[][]);
}
return ;
}
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