如何利用C语言输出3D立体感心形图详解

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我是靠谱客的博主朴实月饼，最近开发中收集的这篇文章主要介绍如何利用C语言输出3D立体感心形图详解，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

#include <stdio.h>
#include <math.h>

float f(float x, float y, float z) 
{
    float a = x*x + 9.0f/4.0f*y*y + z*z - 1;
    return a*a*a - x*x*z*z*z - 9.0f/80.0f*y*y*z*z*z;
}

float h(float x, float z) 
{
    for (float y = 1.0f; y >= 0.0f; y -= 0.001f)
    {
        if (f(x, y, z) <= 0.0f)
            return y;
    }
    return 0.0f;
}

int main() 
{
    for (float z = 1.5f; z > -1.5f; z -= 0.1f) 
    {
        for (float x = -1.5f; x < 1.5f; x += 0.05f) 
        {
            float v = f(x, 0.0f, z);
            if (v <= 0.0f) 
            {
                float y0 = h(x, z);
                float ny = 0.01f;
                float nx = h(x + ny, z) - y0;
                float nz = h(x, z + ny) - y0;
                float nd = 1.0f / sqrtf(nx*nx + ny*ny + nz*nz);
                float d = (nx + ny - nz)*nd*0.5f + 0.5f;
                putchar(".:-=+*#%@"[(int)(d * 5.0f)]);
            }
            else
                putchar(' ');
        }
        putchar('n');
    }
    return 0;
}

此次空白行以及语句块{}空白花括号就不再多加赘述，简要来说，就是为了整体的完整性与可读性。

首先先说一下数值后面加f的问题，例如： y=1.0f 1.0后面的f用于强调前面的1.0是一个float量。如果不加，默认为double，加了之后，赋值给y时会自动转换为float 的。

逐行分析(除空白以及{}空白行外)：

★头文件部分：

1.头文件的定义，可以说是老朋友了，stdio头文件，非常常用的头文件。

2.math头文件，看到math，我们应该会想起数学这个名字，其实没错，math.h头文件定义了各种数学函数和一个宏。此处定义这个头文件的原因就是用到了数学函数sqrtf。

★主函数外自定义函数部分：

3.定义了一个float类型的函数f，有三个float类型的形参x,y,z。

4.定义了一个float类型的变量a，将其赋值为x * x + 9.0f / 4.0f* y * y + z * z - 1;

5.返回一个表达式的值：return a *a * a - x * x * z * z * z - 9.0f/80.0f * y * y * z * z * z;

有关4和5的解释：这其实跟上一次平面心形图方程类型，只不过增加到了第三维度，此处为立体感心形方程:

x * x + 9.0f / 4.0f* y * y + z * z - 1;

return a *a * a - x * x * z * z * z - 9.0f/80.0f * y * y * z * z * z;

6.定义了一个float类型的函数h，有两个float类型的形参x,z。

7.float定义y=1.0f，1.0后面的f用于强调前面的1.0是一个float量。如果不加，默认为double，加了之后，赋值给y时会自动转换为float 的。

y>=0.0f 判断条件；

z-=0.1f; 也就是z=z-0.1f; 可以类比i-=2; 即 i=i-2;

8.if (f(x, y, z) <= 0.0f)条件判断，调用函数f传参x,y,z看函数返回值是否小于等于0，如果小于，说明y的值就对了，返回y的值到主函数。

9.见8.

10.return返回0.0f表示结束了该函数的执行。

★主函数部分：

11.主函数的定义。

12.见7.分析

ps:12和13不再多加阐述，和7道理相同。

13.见7.分析

14.float定义了一个v变量，接收了y=0.0f即y为定值时函数f的返回值。

15.条件判断，看函数返回的v值是否小于等于0,如果小于等于0,则执行语句块内容，输出所设定字符。

16.由15可知，15成立则进入语句16的执行，此处定义变量y0来接收返回值。

17.定义浮点型变量ny，并给它赋值为0.01f。

18.float nx = h(x + ny, z) - y0; 经h函数返回之后相当于，nx=y(x变化)-y0;

19.float nz = h(x, z + ny) - y0; 经h函数返回之后相当于，nz=y(z变化)-y0;

20.float nd = 1.0f / sqrtf(nx * nx + ny * ny + nz * nz); 这里的nd的值就相当于(x * x+y * y+z * z)开方再取倒数。

21.float d = (nx + ny - nz) * nd * 0.5f + 0.5f; d值相当于 d=(x+y-z)*1.0f/sqrtf(x * x+y * y+z * z)+0.5f。

22.putchar(".:-=+*#%@"[(int)(d * 5.0f)]); 输出所设定字符，更好地呈现出立体感心形。

关于17——22这些都是为了更好的呈现立体感图形所写，关联到输出的位置，输出的形状等多个方面，可以说，是立体感心形代码中核心代码之一(而且是很关键的)。

23.if else中else否则部分；

24.如果执行else语句，则输出空白；

25.输出换行；

26.return 0； return语句结束main()函数的执行，把0返还给操作系统。

无序号源码:

#include <stdio.h>
#include <math.h>

float f(float x, float y, float z) 
{
    float a = x*x + 9.0f/4.0f*y*y + z*z - 1;
    return a*a*a - x*x*z*z*z - 9.0f/80.0f*y*y*z*z*z;
}

float h(float x, float z) 
{
    for (float y = 1.0f; y >= 0.0f; y -= 0.001f)
    {
        if (f(x, y, z) <= 0.0f)
            return y;
    }
    return 0.0f;
}

int main() 
{
    for (float z = 1.5f; z > -1.5f; z -= 0.1f) 
    {
        for (float x = -1.5f; x < 1.5f; x += 0.05f) 
        {
            float v = f(x, 0.0f, z);
            if (v <= 0.0f) 
            {
                float y0 = h(x, z);
                float ny = 0.01f;
                float nx = h(x + ny, z) - y0;
                float nz = h(x, z + ny) - y0;
                float nd = 1.0f / sqrtf(nx*nx + ny*ny + nz*nz);
                float d = (nx + ny - nz)*nd*0.5f + 0.5f;
                putchar(".:-=+*#%@"[(int)(d * 5.0f)]);
            }
            else
                putchar(' ');
        }
        putchar('n');
    }
}

希望这篇文章对你有所帮助！