Программирование. Принципы и практика использования C++ Исправленное издание - Бьёрн Страуструп
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Мы хотим пометить ось x, указав годы. Вертикальная линия, проходящая через отметку 2008, означает год, после которого данные являются результатом экстраполяции.
В качестве названия изображения мы решили просто использовать метку окна.
Сделать так, чтобы графический код был правильным и красиво выглядел, — довольно сложная задача. Основная причина заключается в том, что нам придется выполнить множество кропотливых вычислений, связанных с определением размеров и смещений. Для их упрощения мы начали с определения символических констант, определяющих способ использования экрана.
const int xmax = 600; // размер окна
const int ymax = 400;
const int xoffset = 100;// расстояние от левого края окна до оси y
const int yoffset = 60; // расстояние от нижнего края окна до оси х
const int xspace = 40; // пространство между осями
const int yspace = 40;
const int xlength = xmax–xoffset–xspace; // длина осей
const int ylength = ymax–yoffset–yspace;
В принципе эти инструкции определяют прямоугольную область (окно) и вложенный в него прямоугольник (определенный осями).
Без такого схематического представления о размещении элементов экрана в нашем окне с помощью символических констант код был бы безнадежно запутанным.
15.6.3. Масштабирование данных
Теперь мы должны определить, как изобразить данные в описанной области. Для этого масштабируем данные так, чтобы они помещались в прямоугольнике, определенном осями координат. Масштабирование осуществляется с помощью масштабных множителей, представляющих собой отношение диапазона изменения данных и меток на осях.
const int base_year = 1960;
const int end_year = 2040;
const double xscale = double(xlength)/(end_year–base_year);
const double yscale = double(ylength)/100;
Мы объявили наши масштабирующие множители (xscale и yscale) как числа с плавающей точкой — иначе в наших вычислениях возникли бы серьезные ошибки, связанные с округлением. Для того чтобы избежать целочисленного деления, перед делением преобразовываем наши длины в тип double (см. раздел 4.3.3).
Теперь можно поместить точки на ось x, вычитая их базовое значение (1960), масштабируя с помощью множителя xscale и добавляя смещение xoffset. Значение y обрабатывается аналогично. Эти операции тривиальны, но кропотливы и скучны. Для того чтобы упростить код и минимизировать вероятность ошибок (а также, чтобы не приходить в отчаяние), мы определили небольшой класс, в который включили эти вычисления.
class Scale { // класс для преобразования координат
int cbase; // координатная база
int vbase; // база значений
double scale;
public:
Scale(int b,int vb,double s):cbase(b),vbase(vb),scale(s) { }
int operator()(int v) const
{ return cbase + (v–vbase)*scale; } // см. раздел 21.4
};
Мы хотим создать класс, поскольку вычисление зависит от трех констант, которые не обязательно повторяются. В этих условиях можно определить следующие функции:
Scale xs(xoffset,base_year,xscale);
Scale ys(ymax–yoffset,0,–yscale);
Обратите внимание на то, что мы сделали масштабирующий множитель ys отрицательным, чтобы отразить тот факт, что координаты y возрастают в направлении вниз, хотя мы привыкли, что они возрастают в направлении вверх. Теперь можем использовать функцию xs для преобразования лет в координату x. Аналогично можно использовать функцию ys для преобразования процентов в координату y.
15.6.4. Построение графика
Итак, у нас есть все предпосылки для создания элегантной программы. Начнем с создания окна и размещения осей.
Window win(Point(100,100),xmax,ymax,"Aging Japan");
Axis x(Axis::x, Point(xoffset,ymax–yoffset),xlength,
(end_year–base_year)/10,
"year 1960 1970 1980 1990"
"2000 2010 2020 2030 2040");
x.label.move(–100,0);
Axis y(Axis::y, Point(xoffset,ymax–yoffset),ylength,
10,"% of population");
Line current_year(Point(xs(2008),ys(0)),Point(xs(2008),ys(100)));
current_year.set_style(Line_style::dash);
Оси пересекаются в точке Point(xoffset,ymax–yoffset), соответствующей паре (1960,0). Обратите внимание на то, как деления отражают данные. На оси y отложено десять делений, каждое из которых соответствует десяти процентам населения. На оси x каждое деление соответствует десяти годам. Точное количество делений вычисляется по значениям переменных base_year и end_year, поэтому, если мы изменим диапазон, оси автоматически будут вычислены заново. Это одно из преимуществ отсутствия “магических констант” в коде. Метка на оси x нарушает это правило, потому что размещать метки, пока числа на окажутся на правильных позициях, бесполезно. Возможно, лучше было бы задать набор индивидуальных меток для каждого деления.
Пожалуйста, обратите внимание на любопытное форматирование этой метки, представляющей собой строку. Мы использовали два смежных строковых литерала.
"year 1960 1970 1980 1990"
"2000 2010 2020 2030 2040"
Компилятор конкатенирует такие строки, поэтому это эквивалентно следующей строке:
"year 1960 1970 1980 1990 2000 2010 2020 2030 2040"
Этот трюк может оказаться полезным при размещении длинных строк, поскольку он позволяет сохранить читабельность текста.
Объект current_year соответствует вертикальной линии, разделяющей реальные данные и прогнозируемые. Обратите внимание на то, как используются функции xs и ys для правильного размещения и масштабирования этой линии.
Построив оси, мы можем обработать данные. Определим три объекта класса Open_polyline и заполним их в цикле чтения.
Open_polyline children;
Open_polyline adults;
Open_polyline aged;
Distribution d;
while (ifs>>d) {
if (d.year<base_year || end_year<d.year)
error("Год не попадает в диапазон");
if (d.young+d.middle+d.old != 100)
error("Проценты не согласованы");
int x = xs(d.year);
children.add(Point(x,ys(d.young)));
adults.add(Point(x,ys(d.middle)));
aged.add(Point(x,ys(d.old)));
}
Использование функций xs и ys делает проблему масштабирования и размещения данных тривиальной. “Небольшие классы”, такие как Scale, могут оказаться очень важными для упрощения кода и устранения лишних повторов — тем самым они повышают читабельность и увеличивают шансы на создание правильной программы.
Для того чтобы графики были более ясными, мы пометили их и раскрасили в разные цвета.
Text children_label(Point(20,children.point(0).y),"age 0-15");
children.set_color(Color::red);
children_label.set_color(Color::red);
Text adults_label(Point(20,adults.point(0).y),"age 15-64");
adults.set_color(Color::blue);
adults_label.set_color(Color::blue);
Text aged_label(Point(20,aged.point(0).y),"age 65+");
aged.set_color(Color::dark_green);
aged_label.set_color(Color::dark_green);
В заключение нам нужно связать разные объекты класса Shape с объектом класса
