📄 myclass.h
字号:
/****************************************************************************/
/* 北京博维恒信公司 */
/* MyClass.h */
/* 编写人：李瑞 */
/* 日期： 二○○五年三月十五日 */
/* 用途： 描述三维点、向量、标记（四维）点、 */
/* 颜色、二维纹理坐标 操作加减乘除叉积点积 */
/* 矩阵计算（单 加 乘 逆 转 特征值 特征向量）*/
/* 和变换矩阵（平移、绕三个轴旋转、 */
/* 点绕任意轴旋转、矢量旋转到Z轴平行方向） */
/****************************************************************************/
#ifndef __MYCLASS_H__
#define __MYCLASS_H__
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//opengl 头文件
#include <gl\gl.h>//gl
#include <gl\glu.h>//glu
//#include <gl\glut.h>//glut
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//STL C++ template class 类模板
#include <math.h>
#include <vector>
#include <list>
#include <cstring>
#include <algorithm>
//#include <gl\glaux.h>//glaux
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//opengl 库 library
#pragma comment(lib,"Opengl32.lib")//
#pragma comment(lib,"Glu32.lib")//
//#pragma comment(lib,"Glut32.lib")//
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//namespace
using namespace std;
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//const parameter 常量参数
const double PI=3.141592653589793;
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//2d point function 二维点距
double __declspec(dllexport) Distance(const CPoint& p0,const CPoint& p1);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//3d point normal 4d
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//class tagCVector
class __declspec(dllexport) tagVertex;//4d point normal 四维点
class __declspec(dllexport) tagCVector//3d point normal三维点、向量 AFX_EXT_CLASS
{
public:
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
tagCVector();
tagCVector(const tagCVector& V);
tagCVector(const tagVertex& V);
tagCVector(const float& X,const float& Y,const float& Z);
~tagCVector();
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//tagCVector operator overloading = + - * / ^ ||
tagCVector operator=(const tagCVector& V);
tagCVector operator=(const tagVertex& V);
tagCVector operator+(const tagCVector& V);
tagCVector operator-(const tagCVector& V);
tagCVector operator^(const tagCVector& V);//叉乘
tagCVector operator+=(const tagCVector& V);
tagCVector operator-=(const tagCVector& V);
tagCVector operator^=(const tagCVector& V);//叉乘
float operator*(const tagCVector& V);
tagCVector operator *(int u);
tagCVector operator*(float u);
tagCVector operator*(double u);
tagCVector operator/(double u);
tagCVector operator/(float u);
tagCVector operator/(int u);
tagCVector operator *=(int u);
tagCVector operator*=(float u);
tagCVector operator*=(double u);
tagCVector operator/=(double u);
tagCVector operator/=(float u);
tagCVector operator/=(int u);
void normalize();
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////*/
// attributte
public:
float x;
float y;
float z;
};
typedef tagCVector CNormal,CVector;//define normal vector
typedef tagCVector *CNormal3D,*CVector3D;//define vector pointer
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Extern operator function
tagCVector __declspec(dllexport) operator*(const tagCVector& V,const float Matrix[4][4]);//left hand
tagCVector __declspec(dllexport) operator*(const tagCVector& V,const double Matrix[4][4]);//left hand
tagCVector __declspec(dllexport) operator+(const tagCVector& V,const tagCVector& W);
tagCVector __declspec(dllexport) operator-(const tagCVector& V,const tagCVector& W);
float __declspec(dllexport) operator*(const tagCVector& V,const tagCVector& W);
tagCVector __declspec(dllexport) operator^(const tagCVector& V,const tagCVector& W);//叉乘
tagCVector __declspec(dllexport) operator*(const int& u,const tagCVector& W);
tagCVector __declspec(dllexport) operator*(const float& u,const tagCVector& W);
tagCVector __declspec(dllexport) operator*(const double& u,const tagCVector& W);
bool __declspec(dllexport) operator==(const tagCVector& V , const tagCVector& W);
double __declspec(dllexport) Distance(const tagCVector& V,const tagCVector& W);
tagCVector __declspec(dllexport) CVector3DCNormal(const tagCVector& U,const tagCVector& V,const tagCVector& W);
// 三个三维点 return (V-U)^(W-V) 单位化向量
bool __declspec(dllexport) CPoint2DTo3D(const CPoint& point,const GLdouble modelMatrix[16],const GLdouble projMatrix[16],const GLint viewport[4],tagCVector* v);
// point－二维点 modelMatrix － 模型矩阵 projMatrix － 投影矩阵 viewport － 视图矩阵 v － 返回三维点值
// 如果二维转化三维失败返回 false 否则 true
bool __declspec(dllexport) CVector3DTo2D(const tagCVector& v,const GLdouble modelMatrix[16],const GLdouble projMatrix[16],const GLint viewport[4],CPoint* point);
// v － 三维点 modelMatrix － 模型矩阵 projMatrix － 投影矩阵 viewport － 视图矩阵 point－返回二维点
// 如果三维转化二维失败返回 false 否则 true
bool __declspec(dllexport) GetBoxSize(const tagCVector& BoxCenter1,const tagCVector& BoxSize1,const tagCVector& BoxCenter2,const tagCVector& BoxSize2,tagCVector& BoxCenter3,tagCVector& BoxSize3);
// 包围盒求交 BoxCenter1 BoxSize1－ 第一个包围盒 BoxCenter2 BoxSize2－ 第二个包围盒 BoxCenter3 BoxSize3－ 返回第三个包围盒
// 如果包围盒一和二相交返回 true 否则 false
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//class tagVertex 四维点 AFX_EXT_CLASS
class __declspec(dllexport) tagVertex : public tagCVector
{
public:
tagVertex();
tagVertex(const tagCVector& V);
tagVertex(const tagVertex& V);
tagVertex(const float& X,const float& Y,const float& Z);
tagVertex(const float& X,const float& Y,const float& Z,const BYTE& W);
~tagVertex();
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
tagVertex operator=(const tagVertex& V);
tagVertex operator=(const tagCVector& V);
public:
BYTE w; /*** 标示符 ***********************/
/*<10 -useless ********/
/*>9 -useful ********/
/*=10 -show ********/
/*=11,12 -select ********/
/*=13,14 -hide ********/
/*=? -volume compute ********/
/*=? -cutting data ********/
};
typedef tagVertex CVertex;//define Vertex
typedef tagVertex *CVertex4D;//define Vertex pointer
//typedef vector<tagVertex> CVertexList;//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// function
double __declspec(dllexport) Distance(const tagVertex& V,const tagVertex& W);
tagCVector __declspec(dllexport) CVector4DCNormal(const tagVertex& U,const tagVertex& V,const tagVertex& W);
// 三个四维点 return (V-U)^(W-V) 三维单位化向量
bool __declspec(dllexport) CPoint2DTo4D(const CPoint& point,const GLdouble modelMatrix[16],const GLdouble projMatrix[16],const GLint viewport[4],tagVertex* v);
// point－二维点 modelMatrix － 模型矩阵 projMatrix － 投影矩阵 viewport － 视图矩阵 v － 返回四维点值
// 如果二维转化四维失败返回 false 否则 true
bool __declspec(dllexport) CVector4DTo2D(const tagVertex& v,const GLdouble modelMatrix[16],const GLdouble projMatrix[16],const GLint viewport[4],CPoint* point);
// v － 四维点 modelMatrix － 模型矩阵 projMatrix － 投影矩阵 viewport － 视图矩阵 point－返回二维点
// 如果四维转化二维失败返回 false 否则 true
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//struct tagColor 颜色 AFX_EXT_CLASS
class __declspec(dllexport) tagColor
{
public:
tagColor();
tagColor(const tagColor& pColor);
tagColor(const GLubyte& r,const GLubyte& g,const GLubyte& b);
~tagColor();
tagColor operator+(const tagColor& C);
tagColor operator-(const tagColor& C);
tagColor operator*(int u);
tagColor operator/(int u);
GLubyte r;
GLubyte g;
GLubyte b;
};
typedef tagColor CColor,*CColor3D;//define class and pointer
//typedef vector<tagColor> CColorList;//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//struct tagTexture 二维纹理 AFX_EXT_CLASS
class __declspec(dllexport) tagTexture
{
public:
tagTexture();
tagTexture(const tagTexture& T);
tagTexture(const float& S,const float& T);
~tagTexture();
tagTexture operator+(const tagTexture& T);
tagTexture operator-(const tagTexture& T);
tagTexture operator*(int u);
tagTexture operator/(int u);
float s;
float t;
};
typedef tagTexture CTexture,*CTexture2D;//define class and pointer
//typedef vector<tagTexture> CTextureList;//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/************************************************************************/
/* matrix function define all */
/************************************************************************/
//matrix = I 方阵单位化
template<class T>
void __declspec(dllexport) MatrixIdentity(T* matrix,int nrows)
{ // matrix - nrows*nrows
memset(matrix,0,nrows*nrows*sizeof(T));
for(int i=0;i<nrows;++i)
matrix[i*nrows+i]=1;
}
//matrix[3][4] change to matrix0[4][3] 矩阵转置
template<class T,class T0>
void __declspec(dllexport) MatrixTranspose(T* matrix,T0* matrix0,int nrows,int ncols)
{// matrix - nrows*ncols matrix0 - ncols*nrows
for(int i=0;i<nrows;++i)
for(int j=0;j<ncols;++j)
matrix0[j*nrows+i]=matrix[i*ncols+j];
}
//matrix M1=M (double , float) = (float , double) 矩阵相等
template<class TT1,class TT2>//class TT3>
void __declspec(dllexport) MatrixEqual(TT1* M,TT2* M1,int nrows,int ncols)
{//M - nrows*ncols M1 - nrows*ncols
for(int i=0;i<nrows;++i)
for(int j=0;j<ncols;++j)
M1[i*ncols+j]=M[i*ncols+j];
}
//matrix M2=M+M1 (double , float) + (double , float) = (double , float) 矩阵相加
template<class TT1,class TT2,class TT3>
void __declspec(dllexport) MatrixAdd(TT1* M,TT2* M1,TT3* M2,int nrows,int ncols)
{//M - nrows*ncols M1 - nrows*ncols M2 - nrows*ncols
for(int i=0;i<nrows;++i)
for(int j=0;j<ncols;++j)
M2[i*ncols+j]=M[i*ncols+j]+M1[i*ncols+j];
}
// (float,double) * (float,double) = (double , float) 矩阵相乘
template<class TT1,class TT2,class TT3>
void __declspec(dllexport) MultMatrix(TT1* M,TT2* M1,TT3* M2,int rows,int cols)
{//M - rows*cols M1 - cols*rows M2 - rows*rows
for(int i=0;i<rows;++i)
for(int j=0;j<rows;++j)
{
M2[i*rows+j]=0.0;
for(int k=0;k<cols;++k)
M2[i*rows+j]+=M[i*cols+k]*M1[k*rows+j];
}
}
// (float,double) * (float,double) = (double , float) 矩阵相乘
template<class TT1,class TT2,class TT3>
void __declspec(dllexport) MultMatrix(TT1* M,TT2* M1,TT3* M2,int rows,int soms,int cols)
{
//M - rows*soms M1 - soms*cols M2 - rows*cols
for(int i=0;i<rows;++i)
for(int j=0;j<cols;++j)
{
M2[i*cols+j]=0.0;
for(int k=0;k<soms;++k)
M2[i*cols+j]+=M[i*soms+k]*M1[k*cols+j];
}
}
///Gauss max elements solve equations 高斯列主元消元法求解多元一次线性方程组
template<class TT1,class TT2,class TT3>//>
void __declspec(dllexport) Gauss(TT1* Aa,TT2* Bb,TT3* x,int rows)
{// Aa * x = Bb root - x[rows]
int i,j,k;
int ik;
double temp,mik;
double sum,aa;
double* a=new double[rows*rows];
double* b=new double[rows];
for(i=0;i<rows;++i)
{
b[i]=Bb[i];
for(j=0;j<rows;++j)
a[i*rows+j]=Aa[i*rows+j];
}
for(k=0;k<rows-1;++k)
{
ik=k;
aa=a[k*rows+k];
for(i=k;i<rows;++i)
{
if(fabs(aa)<fabs(a[i*rows+k]))
{
aa=a[i*rows+k];
ik=i;
}
}
if(ik!=k)
{
for(j=k;j<rows;++j)
{
temp=a[k*rows+j];
a[k*rows+j]=a[ik*rows+j];
a[ik*rows+j]=temp;
}
temp=b[k];
b[k]=b[ik];
b[ik]=temp;
}
for(i=k+1;i<rows;++i)
{
mik=a[i*rows+k]/a[k*rows+k];
for(j=k+1;j<rows;j++)
a[i*rows+j]=a[i*rows+j]-mik*a[k*rows+j];
b[i]=b[i]-mik*b[k];
}
}
x[rows-1]=b[rows-1]/a[rows*rows-1];
for(k=rows-2;k>-1;--k)
{
sum=0.0;
for(j=k+1;j<rows;++j)
sum+=a[k*rows+j]*x[j];
x[k]=(b[k]-sum)/a[k*rows+k];
}
delete[]a;
delete[]b;
a=NULL;
b=NULL;
}
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//Doolittle max elements solve equations
//Doolittle列主元消元法求解多个多元一次线性方程组 求解矩阵
template<class TT1,class TT2,class TT3>//>
void __declspec(dllexport) Doolittle(TT1* aa,TT2* bb,TT3* xx,int rows)
{// aa * xx = bb root - xx[rows][rows]
int k,i,j,t,ik;
int* M=new int[rows];
double *s,*l,*u,*a,*b;
double temp,smax=0,*y,*x;
s=new double[rows];
l=new double[rows*rows];
u=new double[rows*rows];
a=new double[rows*rows];
b=new double[rows];
y=new double[rows];
x=new double[rows];
// QA = LU
for(i=0;i<rows;++i)
{
M[i]=0;
for(j=0;j<rows;++j)
{
a[i*rows+j]=aa[i*rows+j];
}
}
for(k=0;k<rows;++k)
{
for(i=k;i<rows;++i)
{
s[i]=a[i*rows+k];
for(t=0;t<k;++t)
s[i]-=l[i*rows+t]*u[t*rows+k];
if(i==k)
{
smax=s[i];
ik=i;
}
if(fabs(smax)<fabs(s[i]))
{
smax=s[i];
ik=i;
}
}
M[k]=ik;
if(ik!=k)
{
for(t=0;t<k;++t)
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