小火箭大智慧,C++精灵库画二叉彩树解析

上面是用C++精灵库画的二叉树,以下是它的代码。代码的主要核心复制到python ide里照样能运行。

cpp 复制代码
#include "sprites.h"  //包含C++精灵库 
Sprite rocket;       //建立角色叫rocket 

void draw_tree(float length,int level){
    if(level==0)return;   //递归终止
    rocket.pensize(level*2).color(330-level*20);
    rocket.pd().fd(length).pu().left(30); //落笔前进抬笔左转30
    if(level<5)rocket.dot(2);       //层级小于5则打个点(模拟小叶子)
    draw_tree(length*3/4.0,level-1);//画左子树
    rocket.right(70);               //右转70度
    draw_tree(length*7/10.0,level-1);//画右子树
    rocket.left(40);                //左转40度
    rocket.bk(length);              //回到起点
}
int main(){        //主功能块 
    //设定背景色为黑色,并且宽高为800x800
    rocket.bgcolor("black").setup(800,800);
    rocket.pu().speed(0).delay(0);
    rocket.left(90).bk(200).tracer(0); //关闭自动刷新
    draw_tree(150,15);
    //更新显示    
    rocket.update();  
   rocket.hide().done();  
   return 0;
}

相信学了Python编程的人这段代码也能看得懂。这段C++代码通过精灵库绘制了一棵形态逼真的二叉树,其核心在于巧妙地运用了递归算法。递归,简单来说,就是一个函数在其定义中调用自身的过程。在这个程序中,draw_tree 函数就是递归的核心,它不断地调用自己来绘制树的每一个分支,直到满足某个终止条件(在这里是level == 0 )。这种"自己画自己"的逻辑,使得代码能够以分形的方式,从树干开始,一层一层地向外延伸,最终生成一棵完整的树。这种分形结构在自然界中随处可见,如树木、雪花、海岸线等,通过递归算法,计算机能够模拟出这种自相似的美丽图案。代码中的rocket 对象,可以看作是一个虚拟的画笔,它在屏幕上移动,留下轨迹,从而形成树的形状。通过控制rocket 的移动方向、速度和画笔状态,可以精确地绘制出想要的图形。

在C++精灵库中,默认的角色是小火箭。我们看到,这棵二叉树的形态呈现出典型的分形特征,即从主干到枝丫,再到更细小的分支,都遵循着相似的生成规则。程序开始时, main 函数设定了初始参数,将rocket 移动到屏幕下方,并调用 draw_tree(150, 15) ,开始绘制一棵初始长度为150,递归深度为15的树。在draw_tree 函数中,首先绘制当前层级的树干,然后根据设定的角度和长度比例,分别向左和向右递归调用自身,绘制左右子树。具体来说,左子树的长度是父节点的3/4,右子树的长度是父节点的7/10。这种差异化的长度设置,使得树的形态更加自然,避免了左右完全对称的呆板感。随着递归深度的增加,树枝的长度和粗细都逐渐减小,最终在树的顶端形成细小的枝丫。这种层层递进的结构,不仅体现了递归算法的精髓,也展现了自然界中树木生长的规律。

递归函数draw_tree 是整个程序的核心,它实现了"自己画自己"的魔法。这个函数接收两个参数: length 表示当前树枝的长度, level 表示当前的递归深度。函数的执行流程如下:首先,检查level 是否为0,如果是,则递归终止,返回上一层。这可相当重要,它是递归的 "结束条件" ,防止无限递归导致程序崩溃。接着,设置画笔的粗细和颜色,画笔粗细与level 成正比,颜色(的色相)则随着level 的变化而变化。然后,落笔( pd() )前进( fd(length) )绘制当前树枝,抬笔( pu() )左转30度( left(30) ),为绘制左子树做准备。如果level 小于5,则在当前位置打一个点( dot(2) ),模拟小叶子。接下来,递归调用 draw_tree 绘制左子树,然后右转70度( right(70) ),再递归调用 draw_tree 绘制右子树。最后,左转40度( left(40) ),后退( bk(length) )回到起点,为上一层递归的继续执行做好准备。这个"前进-分支-返回" 的过程,完美地模拟了树的生长过程。

我们来看看细节,为了让这棵树更加生动逼真,代码在视觉细节上做了很多处理。首先是树枝的粗细,通过rocket.pensize(level*2) ,使得树枝的粗细与递归深度level 成正比。这意味着,越靠近树干的树枝越粗,越靠近树顶的树枝越细,这与真实树木的形态相符。其次是颜色,通过rocket.color(330-level*20) ,使得树枝的颜色随着level 的增加而变化。虽然具体的颜色值取决于精灵库的实现,但这种动态变化的颜色,使得树的层次感更加丰富。最后,在level 小于5时,代码会在树枝的末端打一个点( dot(2) ),模拟小叶子。这个细节虽然简单,但却极大地增强了树的生动感,使得整棵树看起来更加自然。这些视觉细节的处理,不仅提升了图形的美观度,也体现了编程中对细节的关注和掌控能力。

如果你学过Python turtle绘图,那一定能发现C++精灵库与Python turtle在命令和逻辑上的相似性。

无论是绘图指令、状态控制,还是递归思想,两者都保持着高度的一致性。这种一致性,让 学过Python turtle的孩子在学习C++精灵库时,能够轻松地将已有的Python turtle知识迁移过来,从而快速上手。这不正是C++兴趣学习的福音吗? 所以C++已经不是可怕的计算机语言了,从Python turtle学起,任何人都能掌握C++编程了。曾经的C++难,Python容易的日子一去不复返了。如果你看到别人说C++难,那么你可以给他留个言说,这是由于你不知道C++精灵库而已。

小火箭大智慧,C++精灵库画二叉彩树解析完毕。

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