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Grafikprogrammierung

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Grafikprogrammierung. Programm der nächsten zwei Wochen. 2., 3. und 10. 2. Grafikprogrammierung 9. 2. Exkursion zum WIAS 8.30 Allgemeines über das WIAS 9.00 Vortrag Dr. Jürgen Fuhrmann 10.00 Besichtigung. W ierstraß- I nstitut für Angewandte A nalysis und S tochastik. Mohrenstr. 39

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  1. Grafikprogrammierung DVG1 - Grafikprogrammierung

  2. Programm der nächsten zwei Wochen • 2., 3. und 10. 2. Grafikprogrammierung • 9. 2. Exkursion zum WIAS • 8.30 Allgemeines über das WIAS • 9.00 Vortrag Dr. Jürgen Fuhrmann • 10.00 Besichtigung DVG1 - Grafikprogrammierung

  3. Wierstraß-Institut für Angewandte Analysis und Stochastik Mohrenstr. 39 U2 Hausvogteiplatz U6 Stadtmitte Bus 142 Jerusalemer Str. Bus 147, 257 Oberwallstr. DVG1 - Grafikprogrammierung

  4. Grafikprogrammierung • Als standardisierte portable Grafikschnittstelle existiert in JAVA das Package „AWT“ - „Abstract Window Toolkit“. • AWT enthält Klassen zur Programmierung allgemeiner Grafikelemente, z.B.: • Fenster • Menüs • Druckeranschluß • Drag and Drop • Mausanschluß • Grafikimport, -export • Farben • Fonts • Geometrieobjekte DVG1 - Grafikprogrammierung

  5. Einfachstes Grafikprogramm • Einfachstes Grafikelement „Frame“ import java.awt.*; public class einfachsteGrafik { public static void main (String [] args) { Frame f = new Frame("einfachste Grafik"); f.setSize(600,400); f.show(); } } DVG1 - Grafikprogrammierung

  6. Methode der Klasse Frame • public Frame(String titel) • erzeugt einen neuen Frame mit dem Titel titel • public void setTitle(String titel) • setzt den Titel des Frames • public void setSize(int breite, int hoehe) • setzt die Rahmengröße des Frames • public void show() • zeigt den Frame an • public void setResizable(boolean resizable) • true : Größe kann vom Nutzer verändert werden. • false : Größe kann vom Nutzer nicht verändert werden. • public void paint(Graphics g) • zeichnet den Inhalt des Frames, wird bei jeder Änderung des Frames aufgerufen DVG1 - Grafikprogrammierung

  7. import java.awt.*; public class FunktionsGrafik01 extends Frame { public void paint (Graphics g) { g.drawString("Funktions Grafik",50,75); } public static void main (String [] args) { Frame f = new FunktionsGrafik01(); f.setTitle("Funktions Grafik Version 1"); f.setSize(600,400); f.show(); } } DVG1 - Grafikprogrammierung

  8. Methoden der Klasse Graphics • public void drawString(String str, int ix, int iy) • zeichnet den Text str an die Position (ix,iy) • public void drawLine(int ix1, int iy1, int ix2, int iy2) • zeichnet eine Linie von (ix1,iy1) nach (ix2,iy2) • public void drawRect(int ix, int iy, int ib, int ih) • zeichnet ein Rechteck mit der linken oberen Ecke (ix,iy) und der Breite ib und der Höhe ih • public void fillRect(int ix, int iy, int ib, int ih) • zeichnet ein ausgefülltes Rechteck • public void drawOval(int ix, int iy, int ib, int ih) • zeichnet ein Oval innerhalb des beschriebenen Rechtecks • public void fillOval(int ix, int iy, int ib, int ih) • zeichnet ein ausgefülltes Oval DVG1 - Grafikprogrammierung

  9. public void drawArc(int ix, int iy, int ib, int ih, int start, int arc) • zeichnet einen Auschnitt eines Ovals innerhalb des beschriebenen Rechtecks mit dem Startwinkel start und dem Endwinkel arc • public void fillArc(int ix, int iy, int ib, int ih, int start, int arc) • zeichnet einen ausgefüllten Auschnitt eines Ovals • public void drawPolygon(int[] ix, int[] iy, int n) • zeichnet ein geschlossenes Polygon mit den Ecken (ix[i],iy[i]) für i=0...n-1 • public void fillPolygon(int[] ix, int[] iy, int n) • zeichnet ein geschlossenes ausgefülltes Polygon • public void drawPolyline(int[] ix, int[] iy, int n) • zeichnet einen geschlossene Polygonzug mit den Ecken (ix[i],iy[i]) für i=0...n-1 DVG1 - Grafikprogrammierung

  10. ymax ymin xmin xmax ixmin ixmax iymin iymax Koordinatentransformationen • Zwei Koordinatensysteme: • Anwendungssystem: • reelle (x,y)-Koordinate • variable Grenzen • x wächst von links nach rechts • y wächst von unten nach oben • Bildschirmsystem: • ganzzahlige (x,y)-Koordinate • feste Grenzen, abhängig von Fenstergröße und Auflösung • x wächst von links nach rechts • y wächst von oben nach unten DVG1 - Grafikprogrammierung

  11. Lineare Abbildung (xmin, xmax) ==> (ixmin, ixmax) Ansatz: ix=a+b*x ixmin = a + b*xmin ixmax = a + b*xmax ==> ixmax-ixmin = b*(xmax-xmin) ==> b = (ixmax-ixmin)/(xmax-xmin) ==> a = ixmin - b*xmin = ixmin - xmin*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin) ==> ix = ixmin - xmin*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin) + x*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin) ix = ixmin + (x-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin) analog: lineare Abbildung (ymin,ymax) ==> (iymax,iymin) iy = iymax + (y-ymin)*(iymin-iymax)/(ymax-ymin) DVG1 - Grafikprogrammierung

  12. ix = ixmin + (x-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin) iy = iymax + (y-ymin)*(iymin-iymax)/(ymax-ymin) x = xmin + (ix-ixmin)*(xmax-xmin)/(ixmax-ixmin) y = ymin + (iy-iymax)*(ymax-ymin)/(iymin-iymax) DVG1 - Grafikprogrammierung

  13. public void paint (Graphics g) { int points = 100000; double xmin = -1.0; double xmax = 10.0; double ymin = -1.0; double ymax = 1.0; double h = (xmax-xmin)/points; int ixmin = 25; int ixmax = 575; int iymin = 50; int iymax = 375; double x1 = xmin; double y1 = function(x1); int ix1 = (int)(ixmin+(x1-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin)); int iy1 = (int)(iymax+(y1-ymin)*(iymin-iymax)/(ymax-ymin)); double x2 = x1+h; double y2; int ix2; int iy2; DVG1 - Grafikprogrammierung

  14. while (x2<=xmax) { y2 = function(x2); ix2 = (int)(ixmin+(x2-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin)); iy2 = (int)(iymax+(y2-ymin)*(iymin-iymax)/(ymax-ymin)); g.drawLine(ix1,iy1,ix2,iy2); iy1=iy2; ix1=ix2; x2+=h; } } public static void main (String [] args) { Frame f = new FunktionsGrafik02(); f.setTitle("Funktions Grafik Version 2"); f.setSize(600,400); f.show(); } } DVG1 - Grafikprogrammierung

  15. public void drawFunction (Graphics g, double xmin, double xmax, double ymin, double ymax, int points, int ixmin, int ixmax, int iymin, int iymax) { double h = (xmax-xmin)/points; double x1 = xmin; double y1 = function(x1); int ix1 = (int)(ixmin+(x1-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin)); int iy1 = (int)(iymax+(y1-ymin)*(iymin-iymax)/(ymax-ymin)); double x2 = x1+h; double y2; int ix2; int iy2; while (x2<=xmax) { y2 = function(x2); ix2 = (int)(ixmin+(x2-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin)); iy2 = (int)(iymax+(y2-ymin)*(iymin-iymax)/(ymax-ymin)); g.drawLine(ix1,iy1,ix2,iy2); iy1=iy2; ix1=ix2; x2+=h; } } DVG1 - Grafikprogrammierung

  16. public void paint (Graphics g) { drawFunction(g, -1.0, 10.0, -1.0, +1.0, 100000, 25, 575, 50, 375); } public static void main (String [] args) { Frame f = new FunktionsGrafik03(); f.setTitle("Funktions Grafik Version 3"); f.setSize(600,400); f.show(); } } DVG1 - Grafikprogrammierung

  17. Attribute der Klasse Dimension • width • Breite des Grafikobjektes, z.B. des Frames • height • Höhe des Grafikobjektes , z.B. des Frames • Grafikobjekte besitzen die Methode public Dimension getSize() • Dimension d=getSize() • d.height - Höhe • d.width -Breite DVG1 - Grafikprogrammierung

  18. Attribute der Klasse Insets • left, right • linker bzw. rechter Rand des Frames • bottom, top • unterer bzw. oberer Rand des Frames • Grafikobjekte besitzen die Methode public Insets getInsets() • Insets i=getInsets() • i.left - linker Rand • i.right - rechter Rand • i.bottom - unterer Rand • i.top - oberer Rand DVG1 - Grafikprogrammierung

  19. public void paint (Graphics g) { Dimension d = getSize(); Insets saum = getInsets(); int ix0 = saum.left; int ix1 = d.width - saum.right; int iy0 = saum.top; int iy1 = d.height - saum.bottom; drawFunction(g, -1.0, 10.0, -1.0, +1.0, 10000, ix0, ix1, iy0, iy1); } public static void main (String [] args) { Frame f = new FunktionsGrafik04(); f.setTitle("Funktions Grafik Version 4"); f.setSize(600,400); f.show(); } } DVG1 - Grafikprogrammierung

  20. void drawCoordinateSystem (Graphics g, double xmin, double xmax, double ymin, double ymax, double xstep, double ystep, double x0, double y0, int ixmin, int ixmax, int iymin, int iymax) { int ix = (int)(ixmin+(x0-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin)); int iy = (int)(iymax+(y0-ymin)*(iymin-iymax)/(ymax-ymin)); g.drawLine(ixmin, iy, ixmax, iy); g.drawLine(ix, iymin, ix, iymax); double x = x0+xstep; while ( x < xmax ) { int ixx = (int)(ixmin+(x-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin)); g.drawLine(ixx, iy-5, ixx, iy+5); g.drawString(InOut.toString(x,9,2),ixx-10,iy+15); x+=xstep; } x = x0-xstep; while ( x > xmin ) { int ixx = (int)(ixmin+(x-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin)); g.drawLine(ixx, iy-5, ixx, iy+5); g.drawString(InOut.toString(x,9,2),ixx-10,iy+15); x-=xstep; } DVG1 - Grafikprogrammierung

  21. double y = y0; while ( y < ymax ) { int iyy = (int)(iymax-(y-ymin)*(iymax-iymin)/(ymax-ymin)); g.drawLine(ix-5, iyy, ix+5, iyy); g.drawString(InOut.toString(y,9,2),ix+7,iyy); y+=ystep; } y = y0-ystep; while ( y > ymin ) { int iyy = (int)(iymax-(y-ymin)*(iymax-iymin)/(ymax-ymin)); g.drawLine(ix-5, iyy, ix+5, iyy); g.drawString(InOut.toString(y,9,2),ix+7,iyy); y-=ystep; } } DVG1 - Grafikprogrammierung

  22. public void paint (Graphics g) { Dimension d = getSize(); Insets saum = getInsets(); int ixmin = saum.left; int ixmax = d.width - saum.right; int iymin = saum.top; int iymax = d.height - saum.bottom; drawFunction(g, -2.5, 10.0, -1.0, +1.0, 10000, ixmin, ixmax, iymin, iymax); drawCoordinateSystem(g, -2.5, 10.0, -1.0, +1.0, 1.0, 0.2, 0.0, 0.0, ixmin, ixmax, iymin, iymax); } DVG1 - Grafikprogrammierung

  23. Methoden der Klasse Font • public Font(String name, int style, int size) • name - Name des Fonts z.B. • Dialog, DialogInput, Monospaced, Serif, SansSerif, or Symbol • style - Schriftstil des Fonts z.B. • PLAIN, BOLD, ITALIC, BOLD|ITALIC • size - Größe des Fonts in Punkten • Grafikobjekte besitzen die Methode public Font getFont() • Font oldFont = getFont(); DVG1 - Grafikprogrammierung

  24. Methoden der Klasse FontMetrics • public FontMetrics getFontMetrics(Font font) • liefert geometrische Angaben für Fonts und Texte die in diesen Fonts ausgegeben werden • public int stringWidth(String str) • berechnet die Breite des Textes str bei der Darstellung in dem entsprechenden Font Graphics g; Font f = g.getFont(); FontMetrics fm = getFontMetrics(f); int breite = fm.stringWidth("Das ist ein Text"); DVG1 - Grafikprogrammierung

  25. public void drawTitle(Graphics g, int ixmin, int ixmax, int iymin, int iymax, String title) { Font oldFont = g.getFont(); Font newFont = new Font("SansSerif",Font.BOLD,40); FontMetrics fm = getFontMetrics(newFont); int br = fm.stringWidth(title); g.setFont(newFont); g.drawString( title, (ixmin+ixmax-br)/2, iymin+50); g.setFont(oldFont); } public void paint (Graphics g) { Dimension d = getSize(); Insets saum = getInsets(); int ixmin = saum.left; int ixmax = d.width - saum.right; int iymin = saum.top; int iymax = d.height - saum.bottom; drawFunction(g, -2.5, 10.0, -1.0, +1.0, 10000, ixmin, ixmax, iymin, iymax); drawCoordinateSystem(g, -2.5, 10.0, -1.0, +1.0, 1.0, 0.2, 0.0, 0.0, ixmin, ixmax, iymin, iymax); drawTitle(g, ixmin, ixmax, iymin, iymax, "Sinus-Funktion"); } DVG1 - Grafikprogrammierung

  26. Methoden der Klasse Color • public Color(int r, int g, int b) • r, g, b - rot, grün, blau, 0<=r,g,b<=255 • Color brighter() • c.brighter() ist die gleiche Farbe wie c, nur etwas heller (etwa r=r/0.7, g=g/0.7, b=b/0.7) • Color darker() • c.darker() ist die gleiche Farbe wie c, nur etwas dunkler (etwa r=r*0.7, g=g*0.7, b=b*0.7) • int getRed(), int getGreen(), int getBlue() • c.getRed() berechnet den rot-Anteil der Farbe • c.getGreen() berechnet den grün-Anteil der Farbe • c.getBlue() berechnet den blau-Anteil der Farbe • black, blue, cyan, darkGray, gray, green, lightGray, magenta, orange, pink, red, white, yellow DVG1 - Grafikprogrammierung

  27. Color oldColor = g.getColor(); g.setColor(Color.red); while (x2<=xmax) { y2 = function(x2); ix2 = (int)(ixmin+(x2-xmin)*(ixmax-ixmin)/(xmax-xmin)); iy2 = (int)(iymax+(y2-ymin)*(iymin-iymax)/(ymax-ymin)); g.drawLine(ix1,iy1,ix2,iy2); iy1=iy2; ix1=ix2; x2+=h; } g.setColor(oldColor); DVG1 - Grafikprogrammierung

  28. Die Klasse Panel • Panel stellt einen Bereich zur Verfügung,in dem Grafikelemente plaziert werden können. • Component add(Component comp) • fügt eine Componente comp zum Panel hinzu DVG1 - Grafikprogrammierung

  29. Die Klasse Button • public Button(String str) • erzeugt eine Schaltfläche mit der Beschriftung str • void addActionListener(ActionListener l) • fügt eine Klasse zur Behandlung der Aktion beim Betätigen der Schaltfläche hinzu z.B.: Panel Feld = new Panel(); Button Ende = new Button("Ende"); Feld.add(Ende); Ende.addActionListner(this); DVG1 - Grafikprogrammierung

  30. Methoden der Klasse ActionListener • void actionPerformed(ActionEvent e) • definiert die Aktion beim Betätigen einer Schalfläche • e.getActionCommand() liefert die Zeichenkette die zu der Schaltfläche gehört, die betätigt wurde DVG1 - Grafikprogrammierung

  31. public class FunktionsGrafik08 extends Frame implements ActionListener { private boolean draw = true; public FunktionsGrafik08() { Panel Feld = new Panel(); Button Ende = new Button("Ende"); Button Redraw = new Button("Redraw"); Feld.add(Ende); Feld.add(Redraw); Ende.addActionListener(this); Redraw.addActionListener(this); add(Feld,BorderLayout.SOUTH); } public void actionPerformed(ActionEvent e) { String kommando = e.getActionCommand(); if (kommando.equals("Ende")) System.exit(0); if (kommando.equals("Redraw")) { draw=true; paint(this.getGraphics()); return; } } DVG1 - Grafikprogrammierung

  32. public void paint (Graphics g) { if ( !draw ) return; draw = false; DVG1 - Grafikprogrammierung

  33. Methoden der Klasse WindowAdapter • void windowClosing(WindowEvent e) • definiert die Aktion beim Schließen des Fensters DVG1 - Grafikprogrammierung

  34. public FunktionsGrafik09() { Panel Feld = new Panel(); Button Ende = new Button("Ende"); Button Redraw = new Button("Redraw"); Feld.add(Ende); Feld.add(Redraw); Ende.addActionListener(this); Redraw.addActionListener(this); add(Feld,BorderLayout.SOUTH); addWindowListener(new FensterBeenden()); } class FensterBeenden extends WindowAdapter { public void windowClosing(WindowEvent e) { System.exit(0); } } DVG1 - Grafikprogrammierung

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