C/C++跳动的爱心

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写在前面

C/C++语言实现李峋同款跳动的爱心完整代码。

首先，我们需要知道C++作为一种高级编程语言，拥有强大的功能和灵活的语法，非常适合用来制作各种有趣的动画效果。而跳动的爱心，正是一种既简单又富有创意的动画效果，非常适合用来作为编程初学者的练习项目。要实现这个效果，我们需要用到C++的图形库和定时器功能。图形库可以帮助我们在控制台或窗口中绘制出爱心的形状，而定时器则可以让爱心以一定的频率跳动起来。

技术需求

• 图形库（Graphics Library）：利用 graphics.h 提供的图形功能绘制点、圆形、文字等元素。通过 setfillcolor、solidcircle 和 outtextxy 等函数精确控制图形的颜色、形状和位置。

• 数学运算与公式：代码采用数学公式生成心形曲线的点坐标，特别是结合 sin 和 cos 函数及参数方程绘制心形曲线。同时使用 sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2)) 计算点间距离，有效处理点的关系。

• 随机数生成：使用 rand() 函数生成随机数，随机化图形的颜色、大小和位置，增强动画效果的动感和变化性。随机数还用于决定每个点是否生成，增加视觉趣味性。

• 动画生成：通过逐帧生成图像并利用 saveimage 和 loadimage 函数保存加载每一帧，实现流畅的动画效果。每帧点的位置随时间变化，形成动态视觉效果。

• 图像处理：通过 setorigin 和 setaspectratio 调整图形坐标系，确保图形适应不同屏幕分辨率和显示效果，提升视觉体验。

• 文本绘制：使用 outtextxy 将文本如“我爱你”绘制到图形上，增强表现力和情感表达。

• 内存与性能管理：通过 images[frame] 数组存储每一帧图像数据，确保独立处理和保存每一帧，优化内存使用和性能表现。

环境搭建

环境：C/C++

软件：Visual Studio 2022

1. EasyX简介

EasyX 是专为 C++ 初学者和爱好者设计的图形库，以简洁易用、功能实用为目标，封装了 Windows GDI 接口，显著降低了 C++ 图形界面设计的复杂度，便于快速实现各类图形图像处理任务。

EasyX 提供丰富的 API，涵盖基本图形绘制（线段、圆形、矩形等）、填充、文本显示、图片加载保存、颜色设置及鼠标键盘事件处理。简单函数调用即可高效进行 2D 图形绘制和交互式程序设计。

总之，EasyX 以其友好的学习曲线和高效的图形处理能力，激发 C++ 初学者对计算机图形学的兴趣，广泛应用于编程入门和教育领域。

2. EasyX 下载安装

• 访问 EasyX 官网，点击下载按钮开始下载。
• 下载完成后进入目录，双击 .exe 文件完成安装。

接下来，逐步实现跳动爱心。首先，通过数学公式定义爱心形状，如使用参数方程描述轮廓。然后，使用 C++ 图形库绘制形状。绘制完成后，利用 C++ 定时器功能设置时间间隔，让爱心在每个间隔内改变位置或大小，产生连贯的跳动效果。

完整代码

#include <graphics.h>
#include <conio.h>
#include <ctime>
#include <cmath>
#include <cstdlib>

struct Point {
    double x, y;
    COLORREF color;
};

const int MAX_POINTS = 256;
const COLORREF colors[MAX_POINTS] = {
    RGB(255, 192, 203), // 浅粉色 (Light Pink)
    RGB(255, 182, 193), // 淡粉红 (LightPink)
    RGB(255, 105, 180), // 热粉红 (HotPink)
    RGB(255, 20, 147),  // 深粉色 (DeepPink)
    RGB(219, 112, 147), // 浓粉红 (PaleVioletRed)
    RGB(255, 174, 185), // 浅玫瑰红 (LightPink)
    RGB(255, 0, 144)    // 紫红色 (Crimson)
};
const int xScreen = GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN);
const int yScreen = GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN) - 100;
const double PI = 3.14159265359;
const double E = 2.71828;
const double AVG_DISTANCE = 0.162;
const int NUM_ORIGIN_POINTS = 506;
const int NUM_CIRCLES = 210;
const int NUM_FRAMES = 20;
const int COLOR_RANGE = 6;

Point origin_points[NUM_ORIGIN_POINTS];
Point points[NUM_CIRCLES * NUM_ORIGIN_POINTS];
IMAGE images[NUM_FRAMES];

int create_random(int min, int max) {
    return rand() % (max - min + 1) + min;
}

void create_data() {
    int index = 0;
    double x1 = 0, y1 = 0, x2 = 0, y2 = 0;

    // Generate origin points
    for (double radian = 0.1; radian <= 2 * PI; radian += 0.005) {
        x2 = 16 * pow(sin(radian), 3);
        y2 = 13 * cos(radian) - 5 * cos(2 * radian) - 2 * cos(3 * radian) - cos(4 * radian);
        double distance = sqrt(pow(x2 - x1, 2) + pow(y2 - y1, 2));
        if (distance > AVG_DISTANCE) {
            x1 = x2, y1 = y2;
            origin_points[index].x = x2;
            origin_points[index++].y = y2;
        }
    }

    // Generate points
    index = 0;
    for (double size = 0.1, lightness = 1.5; size <= 20; size += 0.1) {
        double success_p = 1 / (1 + pow(E, 8 - size / 2));
        if (lightness > 1) lightness -= 0.0025;
        for (int i = 0; i < NUM_ORIGIN_POINTS; ++i) {
            if (success_p > create_random(0, 100) / 100.0) {
                COLORREF color = colors[create_random(0, COLOR_RANGE)];
                points[index].color = RGB(GetRValue(color) / lightness, GetGValue(color) / lightness, GetBValue(color) / lightness);
                points[index].x = size * origin_points[i].x + create_random(-4, 4);
                points[index++].y = size * origin_points[i].y + create_random(-4, 4);
            }
        }
    }
    int points_size = index;

    // Generate images
    for (int frame = 0; frame < NUM_FRAMES; ++frame) {
        images[frame] = IMAGE(xScreen, yScreen);
        SetWorkingImage(&images[frame]);
        setorigin(xScreen / 2, yScreen / 2);
        setaspectratio(1, -1);

        for (index = 0; index < points_size; ++index) {
            double x = points[index].x, y = points[index].y;
            double distance = sqrt(pow(x, 2) + pow(y, 2));
            double distance_increase = -0.0009 * distance * distance + 0.35714 * distance + 5;
            double x_increase = distance_increase * x / distance / NUM_FRAMES;
            double y_increase = distance_increase * y / distance / NUM_FRAMES;
            points[index].x += x_increase;
            points[index].y += y_increase;
            setfillcolor(points[index].color);
            solidcircle(points[index].x, points[index].y, 1);
        }

……

代码分析

这段代码利用 C++ 中的图形库生成一系列基于爱心形状图案的动画图像。以下将详细解析代码的各个部分，包括结构体定义、常量声明、函数实现和程序执行流程。

1. 引用的头文件

#include <graphics.h>
#include <conio.h>
#include <ctime>
#include <cmath>
#include <cstdlib>

• graphics.h：提供绘制图形和图像的功能。
• conio.h：包含 _kbhit() 等控制台输入输出功能。
• ctime：用于获取系统时间以生成随机数。
• cmath：提供数学运算函数，如 pow 和 sqrt。
• cstdlib：用于生成随机数等操作。

2. 数据结构

struct Point {
    double x, y;
    COLORREF color;
};

定义了 Point 结构体，存储二维坐标点的 x 和 y 值及颜色属性。COLORREF 包含 RGB 颜色值。

3. 常量声明

const int MAX_POINTS = 256;
const COLORREF colors[MAX_POINTS] = {
    RGB(255, 192, 203), RGB(255, 182, 193), RGB(255, 105, 180),
    RGB(255, 20, 147), RGB(219, 112, 147), RGB(255, 174, 185), RGB(255, 0, 144)
};
const int xScreen = GetSystemMetrics(SM_CXSCREEN);
const int yScreen = GetSystemMetrics(SM_CYSCREEN) - 100;
const double PI = 3.14159265359;
const double E = 2.71828;
const double AVG_DISTANCE = 0.162;
const int NUM_ORIGIN_POINTS = 506;
const int NUM_CIRCLES = 210;
const int NUM_FRAMES = 20;
const int COLOR_RANGE = 6;

• MAX_POINTS：表示图像中最多可包含 256 个点。
• colors：存储 7 种颜色的 RGB 值。
• xScreen, yScreen：获取屏幕尺寸并预留空间。
• PI 和 E：圆周率和自然常数。
• AVG_DISTANCE：计算点间平均距离。
• NUM_ORIGIN_POINTS：原始数据点数量。
• NUM_CIRCLES：生成的圆形点数量。
• NUM_FRAMES：动画帧数。
• COLOR_RANGE：颜色选择范围。

4. 全局变量

Point origin_points[NUM_ORIGIN_POINTS];
Point points[NUM_CIRCLES * NUM_ORIGIN_POINTS];
IMAGE images[NUM_FRAMES];

• origin_points：存储原始点数据。
• points：存储每个点的数据，包括坐标和颜色。
• images：存储每一帧生成的图像。

5. 创建随机数的辅助函数

int create_random(int min, int max) {
    return rand() % (max - min + 1) + min;
}

生成指定范围内的随机整数。

6. create_data() 函数

该函数是核心，负责生成原始点数据、计算点位置，并生成动画帧。

6.1 生成原始数据点

for (double radian = 0.1; radian <= 2 * PI; radian += 0.005) {
    double x2 = 16 * pow(sin(radian), 3);
    double y2 = 13 * cos(radian) - 5 * cos(2 * radian) - 2 * cos(3 * radian) - cos(4 * radian);
    double distance = sqrt(pow(x2 - x1, 2) + pow(y2 - y1, 2));
    if (distance > AVG_DISTANCE) {
        x1 = x2;
        y1 = y2;
        origin_points[index].x = x2;
        origin_points[index++].y = y2;
    }
}

使用参数方程生成心形曲线的原始数据点，通过遍历角度 radian 计算坐标，并过滤过于接近的点。

6.2 生成圆形点数据

通过变化 size 和 lightness，生成不同大小和亮度的点，决定点是否生成，并随机设置颜色加入 points 数组。

6.3 生成动画帧

计算每个点的位置，绘制心形点，生成动态效果。

7. 总结

该代码实现了基于心形图案的动态生成动画，涉及数学公式、图形绘制和随机数生成等知识，通过逐帧绘制创建动画效果，修改颜色、位置和大小参数实现动态展示。

写在后面

我是一只有趣的兔子，感谢你的喜欢！