【学习笔记】Windows GDI绘图(五)图形路径GraphicsPath详解(上)

news2025/3/15 7:34:15

文章目录

  • 图形路径GraphicsPath
  • 填充模式FillMode
  • 构造函数
    • GraphicsPath()
    • GraphicsPath(FillMode)
    • GraphicsPath(Point[],Byte[])和GraphicsPath(PointF[], Byte[])
    • GraphicsPath(Point[], Byte[], FillMode)和GraphicsPath(PointF[], Byte[], FillMode)
    • PathPointType
  • 属性
    • FillMode
    • PathData
    • PathPoints、PathTypes
    • PointCount
  • 方法
    • AddArc添加椭圆弧
    • AddBezier添加贝赛尔曲线
    • AddClosedCurve添加封闭基数样条曲线
    • AddCurve添加基数样条曲线(开放)
    • AddEllipse添加椭圆
    • AddLine添加线段

图形路径GraphicsPath

定义：表示一系列相连的线段和曲线。

namespace System.Drawing.Drawing2D;

public sealed unsafe class GraphicsPath : MarshalByRefObject, ICloneable, IDisposable

应用程序使用路径绘制形状的轮廓、填充内部和创建剪裁区域(clipping regions)。
图形引擎在世界坐标空间中维护路径中几何形状的坐标。

一个路径可以由任意数量的图形（子路径）组成。每个图形由一系列连接的线段和曲线组成，或由一个几何形状基本体组成。

一个由一系列连接的线段和曲线组成的图形（起点和终点可能合重合）是一个开放的图形，除非它被显式定义为封闭图形。可以使用CloseFigure方法显示地封闭一个图形，该方法通过从终点到起点连接一条线来封闭当前图形。

由几何形状基本体组成的图形是一个封闭的图形。

为了填充和剪切，所有开放图形都会通过在力的起点和终点之间添加一条线来封闭。

当创建路径或封闭图形时，会隐藏地启动一个新图形。当调用StartFigure方法时，会显式地创建一个新图形。

当将几何形状基本体添加到路径时，它会添加一个包含该几何形状的图形，并隐式地启动一个新图形。因此，路径中总是存在一个当前图形，当将线段和曲线添加到路径时，会根据需要隐式地添加一条线，以连接当前图形的终点与新线段或曲线的起点，从而形成一系列连接的线段和曲线。

图形具有描述如何从起点到终点之间的线段与曲线的方向。该方向由线段和曲线添加的顺序或由几何体形状基本体定义。方向用于确定剪裁和填充路径的内部。
全文图像
全文图像

填充模式FillMode

解释GraphicsPath前，先说明下路径的两种填充方式 Alternate交替模式 和 Winding绕线模式
这两种填充模式都使用奇偶规则来确定如何填充封闭路径。

路径填充模式
Allternate：

  1. 从你感兴趣的点画一条射线（通常是水平线）。
  2. 数一下射线与路径的边相交的次数。
  3. 如果交点数是奇数，点在路径内部；如果是偶数，点在路径外部。

Winding：

  1. 从你感兴趣的点画一条射线（通常是水平线）。
  2. 对射线与路径的每一个相交点，根据相交时路径边界的方向（顺时针或逆时针）进行计数：
    • 如果边界从下到上穿过射线，加1。
    • 如果边界从上到下穿过射线，减1。
  3. 如果最终计数结果不是0，则该点在路径内部；如果是0，则该点在路径外部。
[System.ComponentModel.Description("路径填充模式示例")]
public void Demo05_01(PaintEventArgs e)
{
    //生成五角星的顶点
    var pts = CalculateStarPoints(200, 200, 200, 5);
    //默认填充方式：Alternate
    using (var path = new GraphicsPath())
    {
        path.AddLines(pts);
        path.CloseFigure();
        e.Graphics.DrawPath(Pens.Black, path);
        e.Graphics.FillPath(Brushes.Green, path);

        //标志顶点顺序
        using (var font = new Font("Times New Roman", 15))
        {
            for (int i = 0; i < pts.Length; i++)
            {
                e.Graphics.DrawString(i.ToString(), font, Brushes.Red, pts[i]);
            }
        }

        //修改填充方式
        path.FillMode = FillMode.Winding;
        using (var matrix = new Matrix())
        {
            matrix.Translate(300, 0);
            path.Transform(matrix);
            e.Graphics.DrawPath(Pens.Black, path);
            e.Graphics.FillPath(Brushes.Red, path);
        }
    }
}

构造函数

GraphicsPath()

原型：

public GraphicsPath ();//默认FillMode为Alternate

构造一个填充方式为Alternate的GraphicsPath实例。

GraphicsPath(FillMode)

原型：

public GraphicsPath (System.Drawing.Drawing2D.FillMode fillMode);

构造一个指定填充方式的GraphicsPath实例。

GraphicsPath(Point[],Byte[])和GraphicsPath(PointF[], Byte[])

原型：

public GraphicsPath (System.Drawing.Point[] pts, byte[] types);
public GraphicsPath (System.Drawing.PointF[] pts, byte[] types);

通过指定点集和点集路径类型生成GraphicsPath实例，填充方式为Alternate

GraphicsPath(Point[], Byte[], FillMode)和GraphicsPath(PointF[], Byte[], FillMode)

原型：

public GraphicsPath (System.Drawing.Point[] pts, byte[] types, System.Drawing.Drawing2D.FillMode fillMode);
public GraphicsPath (System.Drawing.PointF[] pts, byte[] types, System.Drawing.Drawing2D.FillMode fillMode);

通过指定点集和点集路径类型生成GraphicsPath实例，并可指定填充方式

//定义点集
var pts = new PointF[]
{
    new PointF(100,100),
    new PointF(200,250),
    new PointF(300,270),
    new PointF(350,360),                
    new PointF(270,400)
};
//绘制点和点的序号
using (var font = new Font("Times New Roman", 15))
{
    for (int i = 0; i < pts.Length; i++)
    {
        var pt = pts[i];
        e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Red, pt.X-5, pt.Y-5, 10, 10);
        e.Graphics.DrawString(i.ToString(), font, Brushes.Black, pt);
    }
}
//定义路径点类型
var types = new byte[]
{
    (byte)PathPointType.Start,
    (byte)PathPointType.Line,
    (byte)PathPointType.Bezier,
    (byte)PathPointType.Bezier,
    (byte)PathPointType.Bezier
};
using(var graphicsPath=new GraphicsPath(pts,types))
{
    e.Graphics.DrawPath(Pens.Black,graphicsPath);
}

构造GraphicsPath

PathPointType

类型值
Bezier3默认贝赛尔曲线
Bezier33三次贝赛尔曲线
CloseSubPath128子路径的终点
DashMode16相应的线段是虚线
Line1画线
PathMarker32路径标记
PathTypeMask7用于屏蔽路径类型的高位
Start0路径的起点

属性

FillMode

原型：

public System.Drawing.Drawing2D.FillMode FillMode { get; set; }

获取或设置GraphicsPath的填充方式

PathData

原型：

public System.Drawing.Drawing2D.PathData PathData { get; }

获取该路径的点(Points)与类型(Types)数组。

var rect1 = new Rectangle(200, 100, 250, 150);
var rect2 = new Rectangle(460, 100, 250, 150);
using (var graphicsPath = new GraphicsPath())
{
    graphicsPath.AddRectangle(rect1);
    graphicsPath.AddEllipse(rect2);
    e.Graphics.DrawPath(Pens.Black, graphicsPath);

    var pathData = graphicsPath.PathData;
    var pts = pathData.Points;
    var types = pathData.Types;
    int offset = 20;
    using (var font = new Font("Times New Roman", 15))
    {
        for (int i = 0; i < pathData.Points.Length; i++)
        {
            var pt = pts[i];
            e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Red, pt.X - 5, pt.Y - 5, 10, 10);
            e.Graphics.DrawString(i.ToString(), font, Brushes.Black, pt);
            DrawString(e, $"({pt.X},{pt.Y}) type:{types[i]}", ref offset);
        }
    }
}

PathData示例

PathPoints、PathTypes

等价于PathData的Points和Types

PointCount

原型：

public int PointCount { get; }

获取路径点集或类型的个数。

方法

AddArc添加椭圆弧

原型：

public void AddArc (float x, float y, float width, float height, float startAngle, float sweepAngle);
public void AddArc (int x, int y, int width, int height, float startAngle, float sweepAngle);
public void AddArc (System.Drawing.Rectangle rect, float startAngle, float sweepAngle);
public void AddArc (System.Drawing.RectangleF rect, float startAngle, float sweepAngle);

通过定义一个矩形来确定椭圆，再通过起始角度(x轴顺时针开始)和经过的角度，来确定一条椭圆弧线。

var rect = new Rectangle(200, 100, 300, 200);
using (var graphicsPath = new GraphicsPath())
{
    //从x轴顺时针30度开始，共画180度的弧
    graphicsPath.AddArc(rect, 30, 180);
    e.Graphics.DrawPath(Pens.Red, graphicsPath);

    graphicsPath.Reset();
    //从210度开始，共画180度的弧
    graphicsPath.AddArc(rect.Left, rect.Top, rect.Width, rect.Height, 30 + 180, 180);
    e.Graphics.DrawPath(Pens.LightGreen, graphicsPath);

    e.Graphics.DrawRectangle(Pens.Black, rect);
    e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Red, (rect.Left + rect.Right) / 2f - 3, (rect.Top + rect.Bottom) / 2f - 3, 6, 6);
}

画一条红色的椭圆弧从30°到210°，再画一条亮绿的椭圆弧从210°到30°，刚好形成一个椭圆。
AddArc

AddBezier添加贝赛尔曲线

原型：

public void AddBezier (System.Drawing.Point pt1, System.Drawing.Point pt2, System.Drawing.Point pt3, System.Drawing.Point pt4);
public void AddBezier (System.Drawing.PointF pt1, System.Drawing.PointF pt2, System.Drawing.PointF pt3, System.Drawing.PointF pt4);
public void AddBezier (int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3, int x4, int y4);
public void AddBezier (float x1, float y1, float x2, float y2, float x3, float y3, float x4, float y4);

通过添加4个点（1个起始点，2个控制点，1个终止点）来生成一条三次贝赛尔曲线。

// 定义贝塞尔曲线的四个控制点
Point[] bezierPoints = new Point[]
{
    new Point(50, 200),    // 起点
    new Point(150, 50),    // 控制点1
    new Point(250, 350),   // 控制点2
    new Point(350, 200)    // 终点
};
using (var path = new GraphicsPath())
{
    //绘制三次贝赛尔曲线
    path.AddBezier(bezierPoints[0], bezierPoints[1], bezierPoints[2], bezierPoints[3]);
    e.Graphics.DrawPath(Pens.LightGreen, path);

    //绘制四个点
    foreach (var pt in bezierPoints)
    {
        e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Red, pt.X - 3, pt.Y - 3, 6, 6);
    }
    e.Graphics.DrawLine(Pens.Red, bezierPoints[0], bezierPoints[1]);
    e.Graphics.DrawLine(Pens.Red, bezierPoints[2], bezierPoints[3]);
}

定义四个点，生成一条贝赛尔曲线
AddBezier

AddClosedCurve添加封闭基数样条曲线

原型：

public void AddClosedCurve (params System.Drawing.Point[] points);//默认tension=0.5f
public void AddClosedCurve (params System.Drawing.PointF[] points);//默认tension=0.5f
public void AddClosedCurve (System.Drawing.Point[] points, float tension);
public void AddClosedCurve (System.Drawing.PointF[] points, float tension);

添加经过给定点集的基数样条曲线，可通过tension控制曲线的弯曲程度(0至1之间,0最尖锐，1最平滑)

// 定义贝四个点
Point[] pts = new Point[]
{
    new Point(50, 200),    
    new Point(150, 50),    
    new Point(250, 350),   
    new Point(350, 200)    
};
using (var path = new GraphicsPath())
{

    path.AddClosedCurve(pts);
    e.Graphics.DrawPath(Pens.LightGreen, path);

    path.Reset();
    path.AddClosedCurve(pts,0.25f);
    e.Graphics.DrawPath(Pens.Red, path);

    path.Reset();
    path.AddClosedCurve(pts, 0.75f);
    e.Graphics.DrawPath(Pens.Black, path);

    //绘制四个点
    foreach (var pt in pts)
    {
        e.Graphics.FillEllipse(Brushes.Red, pt.X - 3, pt.Y - 3, 6, 6);
    }
}

给定4个点(与前面贝赛尔曲线相同的四个点)，生成不同tension的基数样条曲线。
AddClosedCurve

AddCurve添加基数样条曲线(开放)

原型：

public void AddCurve (System.Drawing.PointF[] points, int offset, int numberOfSegments, float tension);
public void AddCurve (System.Drawing.Point[] points, int offset, int numberOfSegments, float tension);
public void AddCurve (System.Drawing.PointF[] points, float tension);
public void AddCurve (params System.Drawing.Point[] points);//默认tension=0.5
public void AddCurve (params System.Drawing.PointF[] points);//默认tension=0.5
public void AddCurve (System.Drawing.Point[] points, float tension);
参数说明
points待绘制基数样条要经过的点
offset从第几个点开始画曲线(序号为0开始)
numberOfSegments要画几段(两个点之间为1段)曲线
offset+numberOfSegments<=points的个数-1
tension张力系数，指定曲线在控制点之间弯曲量的值，在0到1之间。
大于 1 的值会产生不可预测的结果。

两个基数样条控制点之间的曲线，其它也是一段贝赛尔曲线。
具体算法见下面示例。
通过AddCurve和DrawBezier绘制相同的基数样条曲线。

[System.ComponentModel.Description("GraphicsPath的AddCurve方法Curve转Bezier")]
public void Demo05_07(PaintEventArgs e)
{
    Point[] controlPoints = {
                    new Point(50, 150), // 控制点1
                    new Point(150, 50), // 控制点2
                    new Point(250, 250), // 控制点3
                    new Point(350, 100),  // 控制点4
                    new Point(450, 150)  // 控制点5
                    };
    //绘制基数样条曲线的控制点
    foreach (var pt in controlPoints)
    {
        e.Graphics.DrawEllipse(Pens.DarkRed, pt.X - 10, pt.Y - 10, 20, 20);
    }
    using (var path=new GraphicsPath())
    {
        float tension = 0.8f;
        path.AddCurve(controlPoints, tension);
        // 绘制基数样条曲线
        e.Graphics.DrawPath(new Pen(Color.LightGreen, 7), path);

        // 将基数样条曲线转换为贝赛尔曲线后再绘制
        for (int i = 0; i < controlPoints.Length - 1; i++)
        {
            PointF[] bezierPoints = CurveToBezier(
                i > 0 ? controlPoints[i - 1] : controlPoints[i],
                controlPoints[i],
                controlPoints[i + 1],
                i < controlPoints.Length - 2 ? controlPoints[i + 2] : controlPoints[i + 1],
                tension
            );
            //curve转bezier
            e.Graphics.DrawBezier(Pens.Black, bezierPoints[0], bezierPoints[1], bezierPoints[2], bezierPoints[3]);
        }

        //绘制路径所有控制点
        var dataPoints = path.PathPoints;
        foreach(var pt in dataPoints)
        {
            e.Graphics.FillEllipse(Brushes.DarkViolet, pt.X - 5, pt.Y - 5, 10, 10);
        }
    }
}
/// <summary>
/// 将四个基数样条控制点转换为贝塞尔曲线控制点
/// </summary>
/// <param name="p0"></param>
/// <param name="p1"></param>
/// <param name="p2"></param>
/// <param name="p3"></param>
/// <param name="tension">张力系数(0~1)之间</param>
/// <returns></returns>
private PointF[] CurveToBezier(PointF p0, PointF p1, PointF p2, PointF p3, float tension = 0.5f)
{
    float t = tension / 3;

    return new PointF[]
    {
        p1,
        new PointF(p1.X + t * (p2.X - p0.X), p1.Y + t * (p2.Y - p0.Y)),
        new PointF(p2.X - t * (p3.X - p1.X), p2.Y - t * (p3.Y - p1.Y)),
        p2
    };
}

Curve转Bezier
一样定义多个控制点，分多次绘制基数样条曲线

Pen penRed = new Pen(Color.Red, 3);
Pen penLightGreen = new Pen(Color.Green, 1);

[System.ComponentModel.Description("GraphicsPath的AddCurve方法分段绘制")]
public void Demo05_08(PaintEventArgs e)
{
    Point[] controlPoints = {
                    new Point(50, 150), // 控制点1
                    new Point(150, 50), // 控制点2
                    new Point(250, 250), // 控制点3
                    new Point(350, 100),  // 控制点4
                    new Point(450, 150)  // 控制点5
                    };
    //绘制基数样条曲线的控制点
    foreach (var pt in controlPoints)
    {
        e.Graphics.DrawEllipse(Pens.DarkRed, pt.X - 10, pt.Y - 10, 20, 20);
    }
    using (var path = new GraphicsPath())
    {
        float tension = 0.8f;
        //从第1个点开始，绘制3段基数样条曲线
        path.AddCurve(controlPoints,0,3,tension);
        e.Graphics.DrawPath(penRed, path);

        path.Reset();
        //从第2个点开始，绘制3段基数样条曲线
        path.AddCurve(controlPoints, 1, 3, tension);
        e.Graphics.DrawPath(penLightGreen, path);
    }
}

分段绘制基数样条曲线

AddEllipse添加椭圆

原型：

public void AddEllipse (System.Drawing.Rectangle rect);
public void AddEllipse (System.Drawing.RectangleF rect);
public void AddEllipse (int x, int y, int width, int height);
public void AddEllipse (float x, float y, float width, float height);

通过定义矩形来确定一个椭圆路径

var rect = new RectangleF(100, 100, 200, 150);

using (var path = new GraphicsPath())
{
    //添加椭圆路径
    path.AddEllipse(rect);
    e.Graphics.DrawPath(penRed, path);

    e.Graphics.DrawRectangle(penLightGreen,rect.X, rect.Y, rect.Width, rect.Height);
}

绘制一个矩形包着的椭圆
椭圆

AddLine添加线段

原型：

public void AddLine (int x1, int y1, int x2, int y2);
public void AddLine (float x1, float y1, float x2, float y2);
public void AddLine (System.Drawing.Point pt1, System.Drawing.Point pt2);
public void AddLine (System.Drawing.PointF pt1, System.Drawing.PointF pt2);

通过定义两个点的坐标，添加一条线段。

using (var path = new GraphicsPath())
{
    path.AddLine(150, 150, 300, 300);
    path.AddLine(300, 300, 0, 300);
    path.AddLine(0, 300, 150, 150);

    e.Graphics.DrawPath(penRed, path);
}

添加三条线段围成一个三角形
AddLine

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多表联查 上文讲过了自定义sql &#xff0c;和wrapper的使用&#xff0c;但是我们可以发现 我们查询的都是数据库中的一张表&#xff0c;那么怎么进行多表联查呢&#xff0c;当然也是用自定义sql来进行实现 比如说 查询 id 为 1 2 4 的用户 并且 地址在北京 的 用户名称 普…
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告诉老板，AI大模型应该这样部署！

告诉老板，AI大模型应该这样部署！

导语 随着大语言模型创新的快速步伐&#xff0c;企业正在积极探索用例并将其第一个生成式人工智能应用程序部署到生产中。 随着今年LLM或LLMOps的部署正式开始&#xff0c;企业根据自己的人才、工具和资本投资结合了四种类型的LLM部署方法。请记住&#xff0c;随着新的 LLM 优…
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第199题｜关于函数的周期性问题｜函数强化训练（六）｜武忠祥老师每日一题 5月24日

第199题｜关于函数的周期性问题｜函数强化训练（六）｜武忠祥老师每日一题 5月24日

解题思路&#xff1a;解这道题我们要用到下面这个结论 f(x)连续&#xff0c;以T为周期时&#xff0c;原函数以T为周期的充分必要条件是&#xff1a; (A) sin x显然是以π为周期的&#xff0c;我们可以看到并不等于0,根据结论&#xff0c;A的原函数显然不是周期函数。 (B) 的…
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Linux｜如何在 awk 中使用流控制语句

Linux｜如何在 awk 中使用流控制语句

引言 当您从 Awk 系列一开始回顾我们迄今为止介绍的所有 Awk 示例时&#xff0c;您会注意到各个示例中的所有命令都是按顺序执行的&#xff0c;即一个接一个。但在某些情况下&#xff0c;我们可能希望根据某些条件运行一些文本过滤操作&#xff0c;这就是流程控制语句的方法。 …
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Windows VS2022 C语言使用 sqlite3.dll 访问 SQLite数据库

Windows VS2022 C语言使用 sqlite3.dll 访问 SQLite数据库

今天接到一个学生C语言访问SQLite数据库的的需求： 第一步，SQLite Download Page下载 sqlite3.dll 库 下载解压，发现只有两个文件： 于是使用x64 Native Tools Command Prompt 终端 生成 sqlite3.lib 和 sqlite3.exp文件 LIB -def:sqlite3.def -out:sqlite3.lib -machin…
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Cloneable接口和深拷贝

Cloneable接口和深拷贝

在java中如何对对象进行拷贝呢&#xff1f;我们可以使用Object类中的clone方法。 一、浅拷贝 在使用clone方法对对象进行拷贝的时候&#xff0c;需要注意&#xff1a; 1.需要重写clone方法&#xff1b; 2.clone方法的返回值是Object类&#xff0c;需要强制类型转化&#xf…
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微信小程序-常用的视图容器类组件

微信小程序-常用的视图容器类组件

一.组件分类 小程序中的组件也是由宿主环境提供的&#xff0c;开发者可以基于组件快速搭建出漂亮的页面结构。 官方把小程序的组件分为了9大类: (1) 视图容器 (2) 基础内容 (3) 表单组件 (4)导航组件 (5) 媒体组件 (6) map 地图组件 (7) canvas 画布组件 (8) 开放能力 (9) 无…
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spark学习

spark学习

standalone环境部署 1.standalone架构 standalone是完整的spark运行环境&#xff0c;其中&#xff1a;Master角色以Master进程存在&#xff0c;Worker角色以Woker进程存在&#xff0c;Driver角色在运行时存在Master进程内&#xff0c;Executeor运行在Worker进程内 standalon…
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前缀和，差分算法理解

前缀和，差分算法理解

前缀和是什么&#xff1a; 前缀和指一个数组的某下标之前的所有数组元素的和&#xff08;包含其自身&#xff09;。前缀和分为一维前缀和&#xff0c;以及二维前缀和。前缀和是一种重要的预处理&#xff0c;能够降低算法的时间复杂度 说个人话就是比如有一个数组&#xff1a; …
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【408真题】2009-13

【408真题】2009-13

“接”是针对题目进行必要的分析&#xff0c;比较简略&#xff1b; “化”是对题目中所涉及到的知识点进行详细解释&#xff1b; “发”是对此题型的解题套路总结&#xff0c;并结合历年真题或者典型例题进行运用。 涉及到的知识全部来源于王道各科教材&#xff08;2025版&…
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【NumPy】NumPy与Pandas集成应用：数据处理的强强联合

【NumPy】NumPy与Pandas集成应用：数据处理的强强联合

&#x1f9d1; 博主简介&#xff1a;阿里巴巴嵌入式技术专家&#xff0c;深耕嵌入式人工智能领域&#xff0c;具备多年的嵌入式硬件产品研发管理经验。 &#x1f4d2; 博客介绍&#xff1a;分享嵌入式开发领域的相关知识、经验、思考和感悟&#xff0c;欢迎关注。提供嵌入式方向…
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