#include <graphics.h>
#include <time.h>
#include <math.h>
#include <conio.h>
#define PI 3.1415926
#define MAXPOINT 2000
// 定义三维点
struct POINT3D
{
double x;
double y;
double z;
};
POINT3D p3d[MAXPOINT]; // 所有的三维点
double viewZ = 3; // 视点 z 轴坐标
// 初始化三维点
void InitPoint()
{
// 产生随机种子
srand(time(NULL));
// 产生球体表面的随机点（根据球体面积与其外切圆柱面积的关系）
double rxy, a;
for(int i=0; i<MAXPOINT; i++)
{
p3d[i].z = 2.0 * rand() / RAND_MAX - 1; // 求随机 z 坐标
rxy = sqrt(1 - p3d[i].z * p3d[i].z); // 计算三维矢量在 xoy 平面的投影长度
a = 2 * PI * rand() / RAND_MAX; // 产生随机角度
p3d[i].x = cos(a) * rxy;
p3d[i].y = sin(a) * rxy;
}
}
// 使三维点按 x 轴旋转指定角度
void RotateX(POINT3D &p, double angle)
{
double y = p.y;
p.y = p.y * cos(angle) + p.z * sin(-angle);
p.z = y * sin(angle) + p.z * cos(angle);
}
// 使三维点按 y 轴旋转指定角度
void RotateY(POINT3D &p, double angle)
{
double x = p.x;
p.x = p.x * cos(angle) + p.z * sin(-angle);
p.z = x * sin(angle) + p.z * cos(angle);
}
// 使三维点按 z 轴旋转指定角度
void RotateZ(POINT3D &p, double angle)
{
double x = p.x;
p.x = p.x * cos(angle) + p.y * sin(-angle);
p.y = x * sin(angle) + p.y * cos(angle);
}
// 将三维点投影到二维屏幕上（单点透视）
POINT Projection(POINT3D p)
{
POINT p2d;
p2d.x = (int)(p.x * ( viewZ / (viewZ - p.z) ) * 200 + 0.5) + 320;
p2d.y = (int)(p.y * ( viewZ / (viewZ - p.z) ) * 200 + 0.5) + 240;
return p2d;
}
void main()
{
initgraph(640, 480);
InitPoint();
BeginBatchDraw();
setcolor(YELLOW);
int c;
POINT p2d;
while(!kbhit())
{
cleardevice(); // 清除屏幕
for(int i=0; i<MAXPOINT; i++)
{
// 使该点围绕三个坐标轴做旋转运动
RotateX(p3d[i], PI/180);
RotateY(p3d[i], PI/170);
RotateZ(p3d[i], PI/160);
// 根据点的深度，产生相应灰度的颜色
c = (int)(p3d[i].z * 100) + 155;
// 投影该点到屏幕上
p2d = Projection(p3d[i]);
// 画点
putpixel(p2d.x, p2d.y, RGB(c,c,c));
}
FlushBatchDraw();
Sleep(10); // 延时 10 毫秒
}
EndBatchDraw();
closegraph();
}
