Рисуем график функции в Delphi

01.01.2007

В этой статье мы рассмотрим несколько способов нарисовать график какой-нибудь функции. Рисовать график мы будем на канве компонента Image.

Рисование по пикселам

Рисовать на канве можно разными способами. Первый вариант - рисовать по пикселям. Для этого используется свойство канвы Pixels. Это свойство представляет собой двумерный массив, который отвечает за цвета канвы. Например Canvas.Pixels[10,20] - соответствует цвету пикселя с координатами (10,20). С массивом пикселей можно обращаться, как с любым свойством: изменять цвет, задавая пикселю новое значение, или определять его цвет, по хранящемуся в нем значению. На примере ниже мы зададим черный цвет пикселю с координатами (10,20):

Canvas.Pixels[10,20]:=clBlack;

Теперь мы попробуем нарисовать график функции F(x), если известен диапазон ее изменений Ymax и Ymin, и диапазон изменения аргумента Xmax и Xmin. Для этого мы напишем пользовательскую функцию, которая будет вычислять значение функции F в точке x, а также будет возвращать максимум и минимум функции и ее аргумента.

function Tform1.F(x:real; var Xmax,Xmin,Ymax,Ymin:real):real;
Begin
F:=Sin(x);
Xmax:=4*pi;
Xmin:=0;
Ymax:=1;
Ymin:=-1;
End;

Не забудьте также указать заголовок этой функциии в разделе Public:

public
{ Public declarations } 
function F(x:real; var Xmax,Xmin,Ymax,Ymin:real):real;

Здесь для ясности мы просто указали диапазон изменения функции Sin(x) и ее аргумента, ниже эта функция будет описана целиком. Параметры Xmax, Xmin, Ymax, Ymin - описаны со словом Var потому что они являются входными-выходными, т.е. через них функция будет возвращать значения вычислений этих данных в основную программу. Поэтому надо объявить Xmax, Xmin, Ymax, Ymin как глобальные переменные в разделе Implementation:

implementation
var Xmax,Xmin,Ymax,Ymin:real;

Теперь поставим на форму кнопку и в ее обработчике события OnClick напишем следующий код:

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var x,y:real;
PX,PY:longInt;
begin
for PX:=0 to Image1.Width do
begin
x:=Xmin+PX*(Xmax-Xmin)/Image1.Width;
y:=F(x,Xmax,Xmin,Ymax,Ymin);
PY:=trunc(Image1.Height-(y-Ymin)*Image1.height/(Ymax-Ymin));
image1.Canvas.Pixels[PX,PY]:=clBlack;
end;
end;

В этом коде вводятся переменные x и y, являющиеся значениями аргумента и функции, а также переменные PX и PY, являющиеся координатами пикселей, соответствующих x и y. Сама процедура состоит из цикла по всем значениям горизонтальной координаты пикселей PX компонента Image1. Сначала выбранное значение PX пересчитывается в соответствующее значение x. Затем производится вызов функции F(x) и определяется ее значение Y. Это значение пересчитывается в вертикальную координату пикселя PY

Рисование с помощью пера Pen

У канвы имеется свойство Pen - перо. Это объект в свою очередь имеющий ряд свойств. Одно из них свойство Color - цвет, которым наносится рисунок. Второе свойство Width - ширина линии, задается в пикселах (по умолчанию 1).

Свойство Style определяет вид линии и может принимать следующие значения:

psSolid	Сплошная линия
psDash	Штриховая линия
psDot	Пунктирная линия
psDashDot	Штрих пунктирная линия
psDashDotDot	Линия, чередующая штрих и два пунктира
psClear	Отсутствие линии
psInsideFrame	Сплошная линия, но при Width > 1 допускающая цвета, отличные от палитры Windows

Все стили со штрихами и пунктирами доступны только при толщине линий равной 1. Иначе эти линии рисуются как сплошные.

У канвы имеется свойство PenPos, типа TPoint. Это свойство определяет в координатах канвы текущую позицию пера. Перемещение пера без прорисовки осуществляется методом MoveTo(x,y). После вызова этого метода канвы точка с координатами (x,y) становится исходной, от которой методом LineTo(x,y) можно провести линию, в любую точку с координатами (x,y).

Давайте теперь попробуем нарисовать график синуса пером. Для этого добавим перед циклом оператор:

Image1.Canvas.MoveTo(0,Image1.height div 2);

А перед заключительным end цикла добавьте следующий оператор:

Image1.Canvas.LineTo(PX,PY);

Таким образом у Вас должен получиться такой код:

procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var x,y:real;
PX,PY:longInt;
begin
Image1.Canvas.MoveTo(0,Image1.height div 2);
for PX:=0 to Image1.Width do
begin
x:=Xmin+PX*(Xmax-Xmin)/Image1.Width;
y:=F(x,Xmax,Xmin,Ymax,Ymin);
PY:=trunc(Image1.Height-(y-Ymin)*Image1.height/(Ymax-Ymin));
image1.Canvas.Pixels[PX,PY]:=clBlack;
Image1.Canvas.LineTo(PX,PY);
end;
end;

Как Вы уже успели заметить, если запустили программу, качество рисования графика пером, намного лучше, чем рисования по пикселям.

Как обещал сейчас напишу пример программы которая находит максимум и минимум функции. Я маленько изменил структуру процедур и функций, чтобы было яснее. Вот готовый код программы:

...
type
TForm1 = class(TForm)
Button1: TButton;
Image1: TImage;
procedure Button1Click(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
public
function F(x:real):real;
Procedure Extrem1(Xmax,Xmin:real; Var Ymin:real);
Procedure Extrem2(Xmax,Xmin:real; Var Ymax:real);
{ Public declarations }
end;
 
var
Form1: TForm1;
 
implementation
Const e=1e-4;//точность одна тысячная
var Xmax,Xmin,Ymax,Ymin:real;
{$R *.DFM}
function Tform1.F(x:real):real;
Begin
F:=Sin(x);
End;
 
//поиск минимума функции
Procedure TForm1.Extrem1(Xmax,Xmin:real; Var Ymin:real);
Var x,h:real; j,n:integer;
Begin
n:=10;
Repeat
x:=Xmin;
n:=n*2;
h:=(Xmax-Xmin)/n;
Ymin:=F(Xmin);
For j:=1 to n do begin
if f(x)<Ymin then Ymin:=f(x);
x:=x+h;
end;
Until abs(f(Ymin)-f(Ymin+h))<e;
End;
 
//поиск максимума функции
Procedure TForm1.Extrem2(Xmax,Xmin:real; Var Ymax:real);
Var x,h:real; j,n:integer;
Begin
n:=10;
Repeat
x:=Xmin;
n:=n*2;
h:=(Xmax-Xmin)/n;
Ymax:=F(Xmin);
For j:=1 to n do begin
if f(x)>=Ymax then Ymax:=f(x);
x:=x+h;
end;
Until abs(f(Ymax)-f(Ymax+h))<e;
End;
 
 
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
var x,y:real;
PX,PY:longInt;
begin
//здесь необходимо указать диапазон изменения x
Xmax:=8*pi;
Xmin:=0;
 
//вычисляем экстремумы функции
Extrem1(Xmax,Xmin,Ymin);
Extrem2(Xmax,Xmin,Ymax);
 
//рисуем график функции
Image1.Canvas.MoveTo(0,Image1.height div 2);
for PX:=0 to Image1.Width do
begin
x:=Xmin+PX*(Xmax-Xmin)/Image1.Width;
y:=F(x);
PY:=trunc(Image1.Height-(y-Ymin)*Image1.height/(Ymax-Ymin));
image1.Canvas.Pixels[PX,PY]:=clBlack;
Image1.Canvas.LineTo(PX,PY);
end;
end;
end.

Ну вот и все, надеюсь эта статья оказалась Вам интересна!

Источник: https://delphid.dax.ru

procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
var
  x, y: array[1..50] of double;
  i: integer;
  scalex, scaley, ymin, ymax, xmin, xmax: double;
begin
  for i := 1 to 50 do
  begin
    y[i] := sin(i * 0.5);
    x[i] := i;
  end;
  xmin := x[1];
  xmax := x[1];
  ymin := y[1];
  ymax := y[1];
  for i := 2 to 50 do
  begin // ??? ??????????? ymin:=MinValue(y); ? ?.?.
    if y[i] < ymin then
      ymin := y[i];
    if y[i] > ymax then
      ymax := y[i];
    if x[i] < xmin then
      xmin := x[i];
    if x[i] > xmax then
      xmax := x[i];
  end;
  scalex := paintbox1.Width / (xmax - xmin);
  scaley := paintbox1.Height / (ymax - ymin);
  with paintbox1.canvas do
  begin
    moveto(trunc(scalex * (x[1] - xmin)), paintbox1.height - trunc(scaley * (y[1]
      - ymin)));
    for i := 2 to 50 do
      Lineto(trunc(scalex * (x[i] - xmin)), paintbox1.height - trunc(scaley *
        (y[i] - ymin)));
  end;
end;

https://delphiworld.narod.ru/

DelphiWorld 6.0

Автор: Baa

Забавная штука синусы:

for i := 1 to 500 do
  paintbox1.Canvas.Pixels[round(sin(i * 5) * 10 + 50), round(sin(i * 10) * 10 +
    50)] := RGB(0, 0, 0);

Взято с Vingrad.ru https://forum.vingrad.ru

unit grfunc_;
 
interface
 
uses
  Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs;
 
type
  TForm1 = class(TForm)
    procedure FormPaint(Sender: TObject);
    procedure FormResize(Sender: TObject);
  private
    { Private declarations }
  public
    { Public declarations }
  end;
 
var
  Form1: TForm1;
 
implementation
 
{$R *.DFM}
 
// Функция, график которой надо построить
 
function f(x: real): real;
begin
  f := 2 * Sin(x) * exp(x / 5);
end;
 
// строит график функции
 
procedure GrOfFunc;
var
  x1, x2: real; // границы изменения аргумента функции
  y1, y2: real; // границы изменения значения функции
  x: real; // аргумент функции
  y: real; // значение функции в точке x
  dx: real; // приращение аргумента
  l, b: integer; // левый нижний угол области вывода графика
  w, h: integer; // ширина и высота области вывода графика
  mx, my: real; // масштаб по осям X и Y
  x0, y0: integer; // точка - начало координат
 
begin
 // область вывода графика
  l := 10; // X - координата левого верхнего угла
  b := Form1.ClientHeight - 20; // Y - координата левого верхнего угла
  h := Form1.ClientHeight - 40; // высота
  w := Form1.Width - 40; // ширина
 
  x1 := 0; // нижняя граница диапазона аргумента
  x2 := 25; // верхняя граница диапазона аргумента
  dx := 0.01; // шаг аргумента
 
 // найдем максимальное и минимальное значения
 //  функции на отрезке [x1,x2]
  y1 := f(x1); // минимум
  y2 := f(x1); // максимум
  x := x1;
  repeat
    y := f(x);
    if y < y1 then y1 := y;
    if y > y2 then y2 := y;
    x := x + dx;
  until (x >= x2);
 
 // вычислим масштаб
  my := h / abs(y2 - y1); // масштаб по оси Y
  mx := w / abs(x2 - x1); // масштаб по оси X
 
 // оси
  x0 := l;
  y0 := b - Abs(Round(y1 * my));
 
  with form1.Canvas do
  begin
   // оси
    MoveTo(l, b); LineTo(l, b - h);
    MoveTo(x0, y0); LineTo(x0 + w, y0);
    TextOut(l + 5, b - h, FloatToStrF(y2, ffGeneral, 6, 3));
    TextOut(l + 5, b, FloatToStrF(y1, ffGeneral, 6, 3));
   // построение графика
    x := x1;
    repeat
      y := f(x);
      Pixels[x0 + Round(x * mx), y0 - Round(y * my)] := clRed;
      x := x + dx;
    until (x >= x2);
 
    TextOut(17, 100, 'Delphi World Example');
  end;
end;
 
 
procedure TForm1.FormPaint(Sender: TObject);
begin
  GrOfFunc;
end;
 
// изменился размер окна программы
 
procedure TForm1.FormResize(Sender: TObject);
begin
  // очистить форму
  form1.Canvas.FillRect(Rect(0, 0, ClientWidth, ClientHeight));
  // построить график
  GrOfFunc;
end;
 
end.

https://delphiworld.narod.ru/

DelphiWorld 6.0

unit TestGrF;
 
interface
 
uses
  Windows, Messages, SysUtils, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs,
  StdCtrls, ExtCtrls, DdhGraph;
 
type
  TForm1 = class(TForm)
    ColorDialog1: TColorDialog;
    FontDialog1: TFontDialog;
    Image1: TImage;
    Panel1: TPanel;
    Button1: TButton;
    Button2: TButton;
    CheckBox1: TCheckBox;
    Button3: TButton;
    DdhGraph1: TDdhGraph;
    procedure Button1Click(Sender: TObject);
    procedure Button2Click(Sender: TObject);
    procedure CheckBox1Click(Sender: TObject);
    procedure Button3Click(Sender: TObject);
  private
    { Private declarations }
  public
    { Public declarations }
  end;
 
var
  Form1: TForm1;
 
implementation
 
{$R *.DFM}
 
procedure TForm1.Button1Click(Sender: TObject);
begin
  ColorDialog1.Color := DdhGraph1.Color;
  if ColorDialog1.Execute then
    DdhGraph1.Color := ColorDialog1.Color;
end;
 
procedure TForm1.Button2Click(Sender: TObject);
begin
  FontDialog1.Font := DdhGraph1.Font;
  if FontDialog1.Execute then
    DdhGraph1.Font := FontDialog1.Font;
end;
 
procedure TForm1.CheckBox1Click(Sender: TObject);
begin
  if CheckBox1.Checked then
    DdhGraph1.BorderStyle := bsSingle
  else
    DdhGraph1.BorderStyle := bsNone;
end;
 
procedure TForm1.Button3Click(Sender: TObject);
begin
  ColorDialog1.Color := DdhGraph1.LinesColor;
  if ColorDialog1.Execute then
    DdhGraph1.LinesColor := ColorDialog1.Color;
end;
 
end.

https://delphiworld.narod.ru/

DelphiWorld 6.0