bresenham直线算法 | 易学教程

思路很明了的一个算法，没有中点划线法那么绕(我需要小心的判断_2Fm>0意味着什么)。

基本原理从某处摘得：设直线方程为y_i+₁=y_i+k(x_i+₁-x_i)+k。假设列坐标象素已经确定为x_i，其行坐标为y_i。那么下一个象素的列坐标为x_i＋1，而行坐标要么为y_i，要么递增1为y_i＋1。是否增1取决于误差项d的值。误差项d的初值d₀＝0，x坐标每增加1，d的值相应递增直线的斜率值k，即d＝d＋k。一旦 d≥1，就把它减去1，这样保证d在0、1之间。当d≥0.5时，直线与垂线x=x_i＋1交点最接近于当前象素(x_i，y_i)的右上方象素(x_i＋1，y_i＋1)；而当d<0.5时，更接近于右方象素(x_i＋1，y_i)。为方便计算，令e＝d－0.5，e的初值为－0.5，增量为k。当e≥0时，取当前象素(x_i，y_i)的右上方象素(x_i＋1，y_i＋1)；而当e<0时，取(x_i，y_i)右方象素(x_i＋1，y_i)。

上面这段叙述很见功底，是有中国特色的教授式描述，不要图就能明白。原文的图示也很简单：

下面是我画的算法流程图（对应-1<k<0情景）

<你看到图中的y--可能好奇：为什么不是教科书上的y++？因为本文使用的y轴是朝下的，确切说屏幕的常规y轴本来就该朝下>

把流程图变成c代码，依旧是在linux的framebuffer下绘图：

View Code

 1 void drawLine_brshm_asis(int x0,int y0,int x1,int y1){
 2     int x0_x1_int=x1-x0;
 3     int y0_y1_int=y1-y0;
 4     if((x0_x1_int>0?x0_x1_int:-x0_x1_int)>(y0_y1_int>0?y0_y1_int:-y0_y1_int)){
 5         if(x0>x1){
 6             EXCHANGE_INT(x0,x1);
 7             EXCHANGE_INT(y0,y1);
 8         }
 9         float k=(float)y0_y1_int/(float)x0_x1_int;
10         int y=y0;
11         float d=0;
12         if(y0>y1){
13             k=-k;//k<0,取正好思考些
14             for(int x=x0;x<=x1;x++){
15                 if(d>0.5){
16                     *(pt_memBuffer+(x<<2)+(y-1)*bytes_w)=0xff;//drawPixel(x,y-1)
17                     if(d>1){
18                         d--;
19                         y--;
20                     }
21                 }
22                 else{
23                     *(pt_memBuffer+(x<<2)+y*bytes_w)=0xff;//drawPixel(x,y)
24                 }
25                 d+=k;
26             }
27         }
28     }
29 }

pt_buffer是显存指针。一句*(pt_buffer+(x<<2)+y*bytes_w)就相当于函数drawPixel(x,y）。并且，我只写了-1<k<0的算法分支，剩下的懒得写了。

代码逻辑清楚，但速度慢，调用1000*100此耗时100ms左右。下面是优化后的代码，所谓优化，就是

1,通过乘2消去含0.5的浮点数项。此时d变成了_2d，即2*d。

2,通过乘dx消去含k的浮点数项，此时_2d变成了_2ddx，即2d*dx。消去k的同时也避免了算法开始计算k的开销。

3,d的取值范围本来是0~_2dx，将其调整为-dx~dx，这样（y>dx？）项会变成（y>0？），判断起来会快一些。

View Code

 1 void drawLine_brshm(int x0,int y0,int x1,int y1){
 2     int x0_x1_int=x1-x0;
 3     int y0_y1_int=y1-y0;
 4     
 5     if((x0_x1_int>0?x0_x1_int:-x0_x1_int)>(y0_y1_int>0?y0_y1_int:-y0_y1_int)){
 6         if(x0>x1){
 7             EXCHANGE_INT(x0,x1);
 8             EXCHANGE_INT(y0,y1);
 9         }
10         int _2dx=x0_x1_int<<1;
11         int _2dy=y0_y1_int+y0_y1_int;//may be negative
12         int _2ddx=-x0_x1_int;
13         char*pt_write=pt_memBuffer+(x0<<2)+y0*bytes_w;
14         if(y0>y1){
15             _2dy=-_2dy;//k=-k
16             for(int x=x0;x<=x1;x++){
17                 if(_2ddx>0){
18                     *(pt_write-bytes_w)=0xff;
19                     if(_2ddx>x0_x1_int){
20                         _2ddx-=_2dx;
21                         pt_write-=bytes_w;//affected by y--
22                     }
23                 }
24                 else{
25                     *pt_write=0xff;
26                 }
27                 _2ddx+=_2dy;
28                 pt_write+=4;
29             }
30         }
31     }
32 }

耗时降到65ms左右。

以上的编译优化等级都是-O2。不经意测了DDA算法的定点数版本，几乎赶上bresenham了。不知道是定点数太快了，还是我的bresenham实现的太慢。

来源：https://www.cnblogs.com/weiweishuo/archive/2013/03/11/2954443.html

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