畫函數(shù)圖形的C#程序

面是該程序的運(yùn)行效果：





可以看到，此程序不但要畫的函數(shù)的表達(dá)式可以由用戶動(dòng)態(tài)地輸入，而且函數(shù)自變量的范圍也可以是常量表達(dá)式。 下面就是源程序：

// plot.cs: 畫函數(shù)圖形, 編譯方法: csc /t:winexe plot.cs Expression.cs
using System;
using System.Drawing;
using System.Windows.Forms;
using Skyiv.Util;

namespace Skyiv.Ben.Plot
{ 
  sealed class PlotForm : Form 
  { 
    const int yBase = 24; // 屏幕保留區(qū)域的高度 
 
    TextBox tbxX0, tbxX1;  // 函數(shù)自變量的取值范圍 
    TextBox tbxExpression; // 函數(shù)的表達(dá)式 
     
    PlotForm() 
    { 
      SuspendLayout(); 
       
      Button btnSubmit = new Button(); 
      btnSubmit.Text = "刷新"; 
      btnSubmit.Location = new Point(0, 0); 
      btnSubmit.Size = new Size(48, 24); 
      btnSubmit.Click += new EventHandler(BtnSubmit_Click); 
 
      tbxX0 = new TextBox(); 
      tbxX0.Text = "-Math.PI"; 
      tbxX0.Location = new Point(55, 3); 
      tbxX0.Size = new Size(100, 20); 
 
      tbxX1 = new TextBox(); 
      tbxX1.Text = "Math.PI"; 
      tbxX1.Location = new Point(160, 3); 
      tbxX1.Size = new Size(100, 20); 
 
      tbxExpression = new TextBox(); 
      tbxExpression.Text = "Math.Sin(x)"; 
      tbxExpression.Location = new Point(265, 3); 
      tbxExpression.Size = new Size(335, 20); 
      tbxExpression.Anchor = (AnchorStyles.Top | AnchorStyles.Left | AnchorStyles.Right); 
 
      Controls.AddRange(new Control[]{btnSubmit, tbxX0, tbxX1, tbxExpression}); 
      Text = "Plot"; 
      BackColor = Color.White; 
      ClientSize = new Size(600, 600 + yBase); 
      // WindowState = FormWindowState.Maximized; 
 
      ResumeLayout(false); 
    } 
 
    // 點(diǎn)擊“刷新”按鈕時(shí)重繪程序主窗口 
    void BtnSubmit_Click(object sender, EventArgs e) 
    { 
      Invalidate(); 
    } 
     
    /* 
    // 因?yàn)楸境绦蚴褂?nbsp;C# 的反射功能動(dòng)態(tài)生成數(shù)學(xué)表達(dá)式并計(jì)算其值 
    // 所以重畫時(shí)有點(diǎn)慢，如果你的計(jì)算機(jī)的速度不是非�？斓模� 
    // 就不要在窗口改變大小時(shí)強(qiáng)制重繪，而是通過點(diǎn)擊發(fā)“刷新”按鈕重繪。 
    protected override void OnSizeChanged(EventArgs e) 
    { 
      Invalidate(); 
      base.OnSizeChanged(e); 
    } 
    */ 
     
    protected override void OnPaint(PaintEventArgs e) 
    { 
      Graphics gc = e.Graphics; 
      try 
      { 
        double x0 = new Expression(tbxX0.Text).Compute(0); 
        double x1 = new Expression(tbxX1.Text).Compute(0); 
        Size size = ClientSize; 
        int i0 = 0; 
        int i1 = size.Width - 1; 
        int j0 = yBase; 
        int j1 = size.Height - 1; 
        Pen pen = new Pen(Color.Black, 1); 
        gc.DrawLine(pen, i0, j0, i1, j0); // 畫圖區(qū)和保留區(qū)的分界線 
        double rx = (x1 - x0) / (i1 - i0); 
        double y0, y1; 
        Expression fx = new Expression(tbxExpression.Text); 
        GetFunctionValueRange(fx, x0, rx, i0, i1, out y0, out y1); 
        double ry = (y1 - y0) / (j1 - j0); 
        Out(gc, 0, "ClientSize: {0}x{1}", i1 - i0 + 1, j1 - j0 + 1); 
        Out(gc, 1, "f(x): " + tbxExpression.Text); 
        Out(gc, 2, "x:[{0}, {1}] range:{2}", x0, x1, x1 - x0); 
        Out(gc, 3, "y:[{0}, {1}] range:{2}", y0, y1, y1 - y0); 
        Out(gc, 4, "rx:{0}", 1 / rx);  // 函數(shù)自變量每單位值用多少個(gè)象素表示 
        Out(gc, 5, "ry:{0}", 1 / ry);  // 函數(shù)的值每單位值用多少個(gè)象素表示 
        Out(gc, 6, "r :{0}", rx / ry); // 該值如果小于1表示圖形縱向被壓扁，反之則被拉伸 
        pen.Color = Color.Green; 
        int j = j1 + (int)(y0 / ry); 
        if (j >= j0 && j <= j1) gc.DrawLine(pen, i0, j, i1, j); // x坐標(biāo)軸 
        int i = i0 - (int)(x0 / rx); 
        if (i >= i0 && i <= i1) gc.DrawLine(pen, i, j0, i, j1); // y坐標(biāo)軸 
        pen.Color = Color.Red; 
        for (i = i0; i <= i1; i++) 
        { 
          double x = x0 + (i - i0) * rx; 
          double y = fx.Compute(x); 
          if (double.IsInfinity(y) || double.IsNaN(y)) continue; 
          j = j1 - (int)((y - y0) / ry); 
          if (j > j1 || j < j0) continue; 
          gc.DrawLine(pen, i, j, i + 1, j); // 畫函數(shù)的圖形 
        } 
      } 
      catch (Exception ex) 
      { 
        Out(gc, 0, ex.Message); 
      } 
      base.OnPaint(e); 
    } 
     
    // 函數(shù)值的取值范圍 
    void GetFunctionValueRange(Expression fx, double x0, double rx, int i0, int i1, out double y0, out double y1) 
    { 
      y0 = double.MaxValue; 
      y1 = double.MinValue; 
      for (int i = i0; i <= i1; i++) 
      { 
        double x = x0 + (i - i0) * rx; 
        double y = fx.Compute(x); 
        if (double.IsInfinity(y) || double.IsNaN(y)) continue; 
        if (y0 > y) y0 = y; 
        if (y1 < y) y1 = y; 
      } 
    } 
     
    // 在指定的位置寫字符串 
    void Out(Graphics gc, int line, string fmt, params object [] args) 
    { 
      gc.DrawString(string.Format(fmt, args), new Font("Courier New", 10), Brushes.Blue, new PointF(5, yBase + 15 * line)); 
    } 
 
    static void Main() 
    { 
      Application.Run(new PlotForm()); 
    } 
  }
}