在C#中编程绘制和移动线段

这个示例允许用户绘制和移动线段。它允许您根据鼠标下方的内容执行三种不同的操作。

当鼠标位于某个线段上时，光标会变成手的形状。然后您可以单击并拖动来移动该线段。
当鼠标位于线段的终点上时，光标会变成箭头。然后您可以单击并拖动以移动终点。
当鼠标悬停在空白处时，您可以单击并拖动来绘制新的线段。

程序使用MouseDown、MouseMove和MouseUp事件处理所有这些情况，但在一组事件处理程序中处理所有可能的组合会造成混乱。为了便于管理，程序使用单独的MouseMove和MouseUp事件处理程序来执行不同的任务。

这篇文章分为以下几个部分，与程序的基本状态相对应。

绘画
什么都没动
绘制新线段
移动端点
移动线段
下一步是什么？

绘画

程序将线段端点的坐标存储在列表Pt1和Pt2中。

// The points that make up the line segments.
private List Pt1 = new List<Point>();
private List Pt2 = new List<Point>();

绘制新线段时，变量IsDrawing为真，程序将新线段的端点存储在变量NewPt1和NewPt2中。

// Points for the new line.
private bool IsDrawing = false;
private Point NewPt1, NewPt2;

Paint事件处理程序只是循环遍历Pt1和Pt2列表，绘制线段及其端点。然后绘制新线（如果您正在绘制一条线）。

// Draw the lines.
private void picCanvas_Paint(object sender, PaintEventArgs e)
{
    // Draw the segments.
    for (int i = 0; i < Pt1.Count; i++)
    {
        // Draw the segment.
        e.Graphics.DrawLine(Pens.Blue, Pt1[i], Pt2[i]);
    }

    // Draw the end points.
    foreach (Point pt in Pt1)
    {
        Rectangle rect = new Rectangle(
            pt.X - object_radius, pt.Y - object_radius,
            2 * object_radius + 1, 2 * object_radius + 1);
        e.Graphics.FillEllipse(Brushes.White, rect);
        e.Graphics.DrawEllipse(Pens.Black, rect);
    }
    foreach (Point pt in Pt2)
    {
        Rectangle rect = new Rectangle(
            pt.X - object_radius, pt.Y - object_radius,
            2 * object_radius + 1, 2 * object_radius + 1);
        e.Graphics.FillEllipse(Brushes.White, rect);
        e.Graphics.DrawEllipse(Pens.Black, rect);
    }

    // If there's a new segment under constructions, draw it.
    if (IsDrawing)
    {
        e.Graphics.DrawLine(Pens.Red, NewPt1, NewPt2);
    }
}

什么都没动

如果鼠标移动而您没有移动线段或终点，则会执行以下事件处理程序。

// The mouse is up. See whether we're over an end point or segment.
private void picCanvas_MouseMove_NotDown(object sender,
    MouseEventArgs e)
{
    Cursor new_cursor = Cursors.Cross;

    // See what we're over.
    Point hit_point;
    int segment_number;

    if (MouseIsOverEndpoint(e.Location, out segment_number,
        out hit_point))
            new_cursor = Cursors.Arrow;
    else if (MouseIsOverSegment(e.Location, out segment_number))
        new_cursor = Cursors.Hand;

    // Set the new cursor.
    if (picCanvas.Cursor != new_cursor)
        picCanvas.Cursor = new_cursor;
}

此代码调用后面描述的MouseIsOverEndPoint和MouseIsOverSegment方法来查看鼠标是否位于任何有趣的东西上。然后它显示相应的光标。（如果位于端点上，则显示箭头；如果位于线段上，则显示移交；如果位于空处，则显示交叉。）

如果您没有移动任何内容并按下鼠标，则会执行以下事件处理程序。

// See what we're over and start doing whatever is appropriate.
private void picCanvas_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
{
    // See what we're over.
    Point hit_point;
    int segment_number;

    if (MouseIsOverEndpoint(e.Location, out segment_number,
        out hit_point))
    {
        // Start moving this end point.
        picCanvas.MouseMove -= picCanvas_MouseMove_NotDown;
        picCanvas.MouseMove += picCanvas_MouseMove_MovingEndPoint;
        picCanvas.MouseUp += picCanvas_MouseUp_MovingEndPoint;

        // Remember the segment number.
        MovingSegment = segment_number;

        // See if we're moving the start end point.
        MovingStartEndPoint =
            (Pt1[segment_number].Equals(hit_point));

        // Remember the offset from the mouse to the point.
        OffsetX = hit_point.X - e.X;
        OffsetY = hit_point.Y - e.Y;
    }
    else if (MouseIsOverSegment(e.Location, out segment_number))
    {
        // Start moving this segment.
        picCanvas.MouseMove -= picCanvas_MouseMove_NotDown;
        picCanvas.MouseMove += picCanvas_MouseMove_MovingSegment;
        picCanvas.MouseUp += picCanvas_MouseUp_MovingSegment;

        // Remember the segment number.
        MovingSegment = segment_number;

        // Remember the offset from the mouse
        // to the segment's first point.
        OffsetX = Pt1[segment_number].X - e.X;
        OffsetY = Pt1[segment_number].Y - e.Y;
    }
    else
    {
        // Start drawing a new segment.
        picCanvas.MouseMove -= picCanvas_MouseMove_NotDown;
        picCanvas.MouseMove += picCanvas_MouseMove_Drawing;
        picCanvas.MouseUp += picCanvas_MouseUp_Drawing;

        IsDrawing = true;
        NewPt1 = new Point(e.X, e.Y);
        NewPt2 = new Point(e.X, e.Y);
    }
}

此方法使用MouseIsOverEndPoint和MouseIsOverSegment方法来查看鼠标是否位于任何有趣的对象上。如果鼠标位于端点或线段上，则代码开始移动该对象。

注意代码如何卸载picCanvas_MouseMove_NotDown事件处理程序并为其启动的操作安装新的MouseMove和MouseUp事件处理程序。

以下代码显示MouseIsOverEndPoint和MouseIsOverSegment方法。

// See if the mouse is over an end point.
private bool MouseIsOverEndpoint(Point mouse_pt,
    out int segment_number, out Point hit_pt)
{
    for (int i = 0; i < Pt1.Count; i++ )
    {
        // Check the starting point.
        if (FindDistanceToPointSquared(mouse_pt, Pt1[i]) <
            over_dist_squared)
        {
            // We're over this point.
            segment_number = i;
            hit_pt = Pt1[i];
            return true;
        }

        // Check the end point.
        if (FindDistanceToPointSquared(mouse_pt, Pt2[i]) <
            over_dist_squared)
        {
            // We're over this point.
            segment_number = i;
            hit_pt = Pt2[i];
            return true;
        }
    }

    segment_number = -1;
    hit_pt = new Point(-1, -1);
    return false;
}

// See if the mouse is over a line segment.
private bool MouseIsOverSegment(Point mouse_pt,
    out int segment_number)
{
    for (int i = 0; i < Pt1.Count; i++)
    {
        // See if we're over the segment.
        PointF closest;
        if (FindDistanceToSegmentSquared(
            mouse_pt, Pt1[i], Pt2[i], out closest)
                < over_dist_squared)
        {
            // We're over this segment.
            segment_number = i;
            return true;
        }
    }

    segment_number = -1;
    return false;
}

这些方法只是调用FindDistanceToPointSquared和FindDistanceToSegmentSquared方法。FindDistanceToPointSquared很简单。有关FindDistanceToSegmentSquared工作原理的说明，请参阅文章“在 C# 中查找点和线段之间的最短距离”。

该程序测试距离的平方，因此不需要计算平方根，因为平方根相对较慢。请注意，当且仅当 x 2 < y 2时，x < y 才成立，因此此测试仍可确定对象是否在鼠标所需的距离内。

绘制新线段

以下代码显示了绘制新线段时处于活动状态的 MouseMove和MouseUp事件处理程序。

// We're drawing a new segment.
private void picCanvas_MouseMove_Drawing(object sender,
    MouseEventArgs e)
{
    // Save the new point.
    NewPt2 = new Point(e.X, e.Y);

    // Redraw.
    picCanvas.Invalidate();
}

// Stop drawing.
private void picCanvas_MouseUp_Drawing(object sender,
    MouseEventArgs e)
{
    IsDrawing = false;

    // Reset the event handlers.
    picCanvas.MouseMove -= picCanvas_MouseMove_Drawing;
    picCanvas.MouseMove += picCanvas_MouseMove_NotDown;
    picCanvas.MouseUp -= picCanvas_MouseUp_Drawing;

    // Create the new segment.
    Pt1.Add(NewPt1);
    Pt2.Add(NewPt2);

    // Redraw.
    picCanvas.Invalidate();
}

当鼠标移动时，MouseMove事件处理程序会更新NewPt2的值以保存鼠标的当前位置。然后，它使程序的PictureBox无效，以便其Paint事件处理程序绘制当前段和正在进行的新段。

当释放鼠标时，MouseUp事件处理程序将恢复“不移动任何内容”事件处理程序，将新段的点添加到Pt1和Pt2列表中，并使PictureBox无效以重新绘制。

移动端点

以下代码显示了移动端点时处于活动状态的 MouseMove和MouseUp事件处理程序

当鼠标移动时，MouseMove事件处理程序会更新移动点的位置，然后使PictureBox无效并使其重新绘制。MouseUp事件处理程序只是恢复“不移动任何内容”事件处理程序并重新绘制。

移动线段

以下代码显示了移动端点时处于活动状态的 MouseMove和MouseUp事件处理程序。

当鼠标移动时，MouseMove事件处理程序会更新线段端点的位置并重绘以显示新位置。MouseUp事件处理程序只是恢复“不移动任何内容”事件处理程序并重绘。

另：允许您将线段和端点捕捉到网格。

当绘图PictureBox调整大小或者选中或取消选中“对齐网格”复选框时，程序将调用以下代码所示的 MakeBackgroundGrid方法。

如果未选中复选框，则此方法将picCanvas控件的背景设置为 null。否则，它将制作一个适合PictureBox 的位图，在其上绘制点以显示网格，并将PictureBox的BackgroundImage属性设置为位图。

程序的另一个变化是它处理新点的方式。每当程序要对某个点执行某些操作时，它都会调用以下SnapToGrid方法将该点的坐标捕捉到网格（如果合适）。

该方法将其x和y参数四舍五入为网格大小的最接近倍数。

以下代码显示了程序如何使用SnapToGrid方法的示例。当用户移动线段的终点时，将执行此事件处理程序。

private void MakeBackgroundGrid()
{
    if (!chkSnapToGrid.Checked)
    {
        picCanvas.BackgroundImage = null;
    }
    else
    {
        Bitmap bm = new Bitmap(
            picCanvas.ClientSize.Width, 
            picCanvas.ClientSize.Height);
        for (int x = 0; x < picCanvas.ClientSize.Width;
            x += grid_gap)
        {
            for (int y = 0; y < picCanvas.ClientSize.Height;
                y += grid_gap)
            {
                bm.SetPixel(x, y, Color.Black);
            }
        }

        picCanvas.BackgroundImage = bm;
    }
}

// Snap to the nearest grid point.
private void SnapToGrid(ref int x, ref int y)
{
    if (!chkSnapToGrid.Checked) return;
    x = grid_gap * (int)Math.Round((double)x / grid_gap);
    y = grid_gap * (int)Math.Round((double)y / grid_gap);
}

// We're moving an end point.
private void picCanvas_MouseMove_MovingEndPoint(
    object sender, MouseEventArgs e)
{
    // Move the point to its new location.
    int x = e.X + OffsetX;
    int y = e.Y + OffsetY;
    SnapToGrid(ref x, ref y);

    if (MovingStartEndPoint)
        Pt1[MovingSegment] = new Point(x, y);
    else
        Pt2[MovingSegment] = new Point(x, y);

    // Redraw.
    picCanvas.Invalidate();
}