Python实现图形的几何变换

news2024/9/20 14:52:32

一、能够提供对话框窗口,输入三角形的顶点坐标;或者,采用鼠标左键单击方式输入三角形的顶点坐标。

二、对输入的三角形顶点坐标进行五种基本几何变换:

  1. 对于平移变换,能够提供对话框窗口,输入平移向量;
  2. 对于旋转变换,能够提供对话框窗口,输入旋转角度,以逆时针为正;
  3. 对于缩放变换,能够提供对话框窗口,输入缩放因子;
  4. 对于错切变换,能够提供对话框窗口,输入错切系数;
  5. 对于反射变换,要求实现关于X轴、Y轴、原点的反射变换。

实现效果:

  1. from tkinter import *
    import tkinter as tk
    import tkinter.simpledialog
    import math
    import matplotlib.pyplot as plt
    import tkinter.messagebox
    class CanvasDemo:
        def __init__(self):
            window=tk.Tk()
            window.title("3")
            window.geometry("500x250+500+300")
            frame=Frame(window)
            frame.pack()
            menubar=Menu(window)
            window.config(menu=menubar)
            operationMenu=Menu(menubar,tearoff=0)
            menubar.add_cascade(label="Operation",menu=operationMenu)
    
            self.entry_x1 = Entry(frame)
            self.entry_y1 = Entry(frame)
            self.entry_x2 = Entry(frame)
            self.entry_y2 = Entry(frame)
            self.entry_x3 = Entry(frame)
            self.entry_y3 = Entry(frame)
            Label(frame, text="请输入第一个点的横坐标").grid(row=1, column=0)
            Label(frame, text="请输入第一个点的纵坐标").grid(row=2, column=0)
            Label(frame, text="请输入第二个点的横坐标").grid(row=3, column=0)
            Label(frame, text="请输入第二个点的纵坐标").grid(row=4, column=0)
            Label(frame, text="请输入第三个点的横坐标").grid(row=5, column=0)
            Label(frame, text="请输入第三个点的横坐标").grid(row=6, column=0)
            self.entry_x1.grid(row=1, column=1)
            self.entry_y1.grid(row=2, column=1)
            self.entry_x2.grid(row=3, column=1)
            self.entry_y2.grid(row=4, column=1)
            self.entry_x3.grid(row=5, column=1)
            self.entry_y3.grid(row=6, column=1)
            btSan=Button(frame,text="直接生成三角形",command=self.displaySan).grid(row=1,column=3,sticky=W)
            btDrawSan=Button(frame,text="输入坐标生成",command=self.DrawSan).grid(row=2, column=3,sticky=W)
            translate_button = Button(frame, text="平移", command=self.translate).grid(row=3,column=3,sticky=W)
            rotate_button = Button(frame, text="旋转", command=self.rotate).grid(row=3,column=4,sticky=W)
            scale_button = Button(frame, text="缩放", command=self.scale).grid(row=3, column=5,sticky=W)
            shear_button = Button(frame, text="错切", command=self.shear).grid(row=3, column=6,sticky=W)
            reflectx_button = Button(frame, text="关于x轴反射", command=self.reflectx).grid(row=4, column=3, sticky=W)
            reflecty_button = Button(frame, text="关于y轴反射", command=self.reflecty).grid(row=5, column=3, sticky=W)
            reflectxy_button = Button(frame, text="关于原点反射", command=self.reflectxy).grid(row=6, column=3, sticky=W)
    
            operationMenu.add_command(label="关于x轴反射",command=self.reflectx)
            operationMenu.add_command(label="关于y轴反射", command=self.reflecty)
            operationMenu.add_command(label="关于原点反射", command=self.reflectxy)
            window.mainloop()
        def displaySan(self):
            x = [5,8,5,5]
            y = [5,5,9,5]
            plt.plot(x, y)
            plt.xlim(-20, 20)
            plt.ylim(-20, 20)
            plt.show()
        def DrawSan(self):
            try:
                x1 = int(self.entry_x1.get())
                y1 = int(self.entry_y1.get())
                x2 = int(self.entry_x2.get())
                y2 = int(self.entry_y2.get())
                x3 = int(self.entry_x3.get())
                y3 = int(self.entry_y3.get())
                x=[x1,x2,x3,x1]
                y=[y1,y2,y3,y1]
                plt.plot(x,y)
                plt.xlim(-20, 20)
                plt.ylim(-20,20)
                plt.show()
            except ValueError:
                tkinter.messagebox.showerror("错误","请输入有效数字")
        def translate(self):
            x = tk.simpledialog.askinteger("平移","请输入x方向的平移向量")
            y = tk.simpledialog.askinteger("平移","请输入y方向的平移向量")
            x1 = int(self.entry_x1.get())
            y1 = int(self.entry_y1.get())
            x2 = int(self.entry_x2.get())
            y2 = int(self.entry_y2.get())
            x3 = int(self.entry_x3.get())
            y3 = int(self.entry_y3.get())
            xc = [x1, x2, x3, x1]
            yd = [y1, y2, y3, y1]
            cx1=x1+x
            cx2=x2+x
            cx3=x3+x
            cy1=y1+y
            cy2=y2+y
            cy3=y3+y
            x_=[cx1,cx2,cx3,cx1]
            y_=[cy1,cy2,cy3,cy1]
            plt.plot(xc, yd)
            plt.plot(x_,y_)
            plt.xlim(-20, 20)
            plt.ylim(-20, 20)
            plt.show()
        def rotate(self):
            angle = tk.simpledialog.askinteger("旋转", "请输入旋转角度")
            x1 = int(self.entry_x1.get())
            y1 = int(self.entry_y1.get())
            x2 = int(self.entry_x2.get())
            y2 = int(self.entry_y2.get())
            x3 = int(self.entry_x3.get())
            y3 = int(self.entry_y3.get())
            angle_rad = math.radians(angle)
            cos_val = math.cos(angle_rad)
            sin_val = math.sin(angle_rad)
            new_x1 = x1 * cos_val - y1 * sin_val
            new_y1 = x1 * sin_val + y1 * cos_val
            new_x2 = x2 * cos_val - y2 * sin_val
            new_y2 = x2 * sin_val + y2 * cos_val
            new_x3 = x3 * cos_val - y3 * sin_val
            new_y3 = x3 * sin_val + y3 * cos_val
            x=[x1,x2,x3,x1]
            y=[y1,y2,y3,y1]
            xc=[new_x1,new_x2,new_x3,new_x1]
            yd=[new_y1,new_y2,new_y3,new_y1]
            plt.plot(xc, yd)
            plt.plot(x,y)
            plt.xlim(-20, 20)
            plt.ylim(-20, 20)
            plt.show()
        def scale(self):
            x_scale = tk.simpledialog.askfloat("缩放", "请输入x方向的缩放因子")
            y_scale = tk.simpledialog.askfloat("缩放", "请输入y方向的缩放因子")
            x1 = int(self.entry_x1.get())
            y1 = int(self.entry_y1.get())
            x2 = int(self.entry_x2.get())
            y2 = int(self.entry_y2.get())
            x3 = int(self.entry_x3.get())
            y3 = int(self.entry_y3.get())
            new_x1 = x1 * x_scale
            new_y1 = y1 * y_scale
            new_x2 = x2 * x_scale
            new_y2 = y2 * y_scale
            new_x3 = x3 * x_scale
            new_y3 = y3 * y_scale
            x = [x1, x2, x3, x1]
            y = [y1, y2, y3, y1]
            xc = [new_x1, new_x2, new_x3, new_x1]
            yd = [new_y1, new_y2, new_y3, new_y1]
            plt.plot(xc, yd)
            plt.plot(x, y)
            plt.xlim(-20, 20)
            plt.ylim(-20, 20)
            plt.show()
        def shear(self):
            shear_b = tk.simpledialog.askfloat("错切", "请输入x方向错切系数b")
            shear_d = tk.simpledialog.askfloat("错切", "请输入y方向错切系数d")
            x1 = int(self.entry_x1.get())
            y1 = int(self.entry_y1.get())
            x2 = int(self.entry_x2.get())
            y2 = int(self.entry_y2.get())
            x3 = int(self.entry_x3.get())
            y3 = int(self.entry_y3.get())
            new_x1 = x1 +shear_b*y1
            new_y1 = y1 +shear_d*x1
            new_x2 = x2 +shear_b*y2
            new_y2 = y2 +shear_d*x2
            new_x3 = x3 +shear_b*y3
            new_y3 = y3 +shear_d*x3
            x = [x1, x2, x3, x1]
            y = [y1, y2, y3, y1]
            xc = [new_x1, new_x2, new_x3, new_x1]
            yd = [new_y1, new_y2, new_y3, new_y1]
            plt.plot(xc, yd)
            plt.plot(x, y)
            plt.xlim(-20, 20)
            plt.ylim(-20, 20)
            plt.show()
        def reflectx(self):
            x1 = int(self.entry_x1.get())
            y1 = int(self.entry_y1.get())
            x2 = int(self.entry_x2.get())
            y2 = int(self.entry_y2.get())
            x3 = int(self.entry_x3.get())
            y3 = int(self.entry_y3.get())
            y1_reflect =-y1
            y2_reflect =-y2
            y3_reflect =-y3
            x = [x1, x2, x3, x1]
            y = [y1, y2, y3, y1]
            xc = [x1, x2, x3, x1]
            yd = [y1_reflect,y2_reflect,y3_reflect,y1_reflect]
            plt.plot(xc, yd)
            plt.plot(x, y)
            plt.xlim(-20, 20)
            plt.ylim(-20, 20)
            plt.show()
        def reflecty(self):
            x1 = int(self.entry_x1.get())
            y1 = int(self.entry_y1.get())
            x2 = int(self.entry_x2.get())
            y2 = int(self.entry_y2.get())
            x3 = int(self.entry_x3.get())
            y3 = int(self.entry_y3.get())
            x1_reflect = -x1
            x2_reflect = -x2
            x3_reflect = -x3
            x = [x1, x2, x3, x1]
            y = [y1, y2, y3, y1]
            xc = [x1_reflect,x2_reflect,x3_reflect,x1_reflect]
            yd = [y1, y2, y3, y1]
            plt.plot(xc, yd)
            plt.plot(x, y)
            plt.xlim(-20, 20)
            plt.ylim(-20, 20)
            plt.show()
        def reflectxy(self):
            x1 = int(self.entry_x1.get())
            y1 = int(self.entry_y1.get())
            x2 = int(self.entry_x2.get())
            y2 = int(self.entry_y2.get())
            x3 = int(self.entry_x3.get())
            y3 = int(self.entry_y3.get())
            x1_reflect = -x1
            x2_reflect = -x2
            x3_reflect = -x3
            y1_reflect = -y1
            y2_reflect = -y2
            y3_reflect = -y3
            x = [x1, x2, x3, x1]
            y = [y1, y2, y3, y1]
            xc = [x1_reflect,x2_reflect,x3_reflect,x1_reflect]
            yd = [y1_reflect,y2_reflect,y3_reflect,y1_reflect]
            plt.plot(xc, yd)
            plt.plot(x, y)
            plt.xlim(-20, 20)
            plt.ylim(-20, 20)
            plt.show()
    CanvasDemo()

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