14.5 Einfache Zeichenfunktionen 

Die grafischen Objekte werden in einem Koordinatensystem platziert, welches seine Ursprungskoordinaten – also standardmäßig (0,0) – links oben definiert. Die Angabe ist absolut zum Fensterrahmen. Wählen wir die Koordinate auf der y-Achse klein, so kann es vorkommen, dass wir nichts mehr sehen, denn das Objekt wandert in die Bildschirmleiste. Mit der 2D-API kann dieser Ursprung verschoben werden.

Gelegentlich vermischt sich die Umgangssprache mit der Sprache der Mathematik und Computergrafik, so dass wir noch einmal die wichtigsten Begriffe aufzählen.

Punkte

Ein Punkt ist in Abhängigkeit der Dimensionen durch zwei oder mehrere Koordinaten gekennzeichnet. Da er, so kennen wir ihn aus der Mathematik, keine Ausdehnung hat, dürfen wir ihn eigentlich gar nicht sehen. In Java gibt es keine Funktion, mit der Punkte gezeichnet werden können. Diese können nur durch einen Linienbefehl erzeugt werden.

Pixel

Das Wort Pixel ist eine Abkürzung für »Picture Element«. Ein Pixel beschreibt einen physikalischen Punkt auf dem Bildschirm und ist daher nicht zu verwechseln mit einem Punkt (obwohl umgangssprachlich keine feste Trennung existiert). Pixel besitzen, wie Punkte, Koordinaten. Wird ein grafisches Objekt gezeichnet, so werden die entsprechenden Punkte auf dem Bildschirm gesetzt. Die Anzahl der Pixel auf dem Monitor ist beschränkt, unter einer Auflösung von 1024 * 768 »Punkten« sind dies also 786.432 Pixel, die einzeln zu setzen sind. Einen Pixel zu setzen, heißt aber nichts anderes, als ihm eine andere Farbe zu geben.

14.5.1 Linien 

Auch bei Linien müssen wir uns von der Vorstellung trennen, die uns die analytische Geometrie vermittelt. Denn dort ist eine Linie als kürzeste Verbindung zwischen zwei Punkten definiert – so sagt es Euklid. Da sie eindimensional sind, besitzen sie eine Länge aus unendlich vielen Punkten, aber keine Breite. Auf dem Bildschirm besteht eine Linie nur aus endlich vielen Punkten, und wenn eine Linie gezeichnet wird, dann werden Pixel gesetzt, die nahe an der wirklichen Linie sind. Die Punkte müssen passend in ein Raster gesetzt werden, und so passiert es, dass die Linie in Stücke zerbrochen wird. Dieses Problem gibt es bei allen grafischen Operationen, da von Fließkommawerten eine Abbildung auf Ganzzahlen, in unserem Fall, absolute Koordinaten des Bildschirms, gemacht werden muss. Eine bessere Darstellung der Linien und Kurven ist durch Antialiasing zu erreichen. Dies ist eine Art Weichzeichnung mit nicht nur einer Farbe, sondern mit Abstufungen, so dass die Qualität auf dem Bildschirm wesentlich besser ist. Auch bei Zeichensätzen ist dadurch eine gute Verbesserung der Lesbarkeit auf dem Bildschirm zu erzielen. Die Fähigkeit zum Weichzeichnen gibt es in der JFC 2D-API seit Java 1.2.

abstract class java.awt.  Graphics  

abstract void drawLine( int x1, int y1, int x2, int y2 ) Zeichnet eine Linie zwischen den Koordinaten (x1,y1) und (x2,y2) in der Vordergrundfarbe.

g.drawLine( x, y, x, y );

14.5.2 Rechtecke 

Im Folgenden wollen wir nur die paint()-Methode mit etwas Leben füllen. Zunächst werfen wir einen Blick auf die Funktionen, die uns Rechtecke zeichnen lassen. Die Rückgabewerte sind immer void. Es ist nicht so, dass die Funktionen durch einen Wahrheitswert mitteilen, ob ein tatsächlicher Zeichenbereich gefüllt werden konnte. Liegen die Koordinaten des zu zeichnenden Objekts nicht im Sichtfenster, so geschieht einfach gar nichts. Die Zeichenfunktion ist nicht in der Lage, dies in irgendeiner Form dem Aufrufer mitzuteilen.

abstract class java.awt.  Graphics  

void drawRect( int x, int y, int width, int height ) Zeichnet ein Rechteck in der Vordergrundfarbe. Das Rechteck ist width + 1 Pixel breit und height + 1 Pixel hoch.

void abstract fillRect( int x, int y, int width, int height ) Zeichnet ein gefülltes Rechteck in der Vordergrundfarbe. Das Rechteck ist width + 1 Pixel breit und height + 1 Pixel hoch.

void abstract drawRoundRect( int x, y, int width, height, int arcWidth, arcHeight ) Zeichnet ein abgerundetes Rechteck in der Vordergrundfarbe. Das Rechteck ist width + 1 Pixel breit und height + 1 Pixel hoch. arcWidth gibt den horizontalen und arcHeight den vertikalen Durchmesser der Kreisbögen der Ränder an.

void abstract fillRoundRect( int x, y, int width, height, int arcWidth, arcHeight ) Wie drawRoundRect(), nur gefüllt

void draw3DRect( int x, int y, int width, int height, boolean raised ) Zeichnet ein dreidimensional angedeutetes Rechteck in der Vordergrundfarbe. Der Parameter raised gibt an, ob das Rechteck erhöht oder vertieft wirken soll. Die Farben für den Effekt werden aus den Vordergrundfarben gewonnen.

void fill3DRect( int x, int y, int width, int height, boolean raised ) Wie draw3Drect(), nur gefüllt

14.5.3 Ovale und Kreisbögen 

Die Graphics-Klasse stellt vier Methoden zum Zeichnen von Ovalen und Kreisbögen bereit. Gefüllte und nicht gefüllte Ellipsen sind immer in ein Rechteck eingepasst.

abstract class java.awt.  Graphics  

abstract drawOval( int x, int y, intwidth, int height ) Zeichnet ein Oval in der Vordergrundfarbe, welches die Ausmaße eines Rechtecks hat. Das Oval hat eine Größe von (width + 1) Pixel in der Breite und (height + 1) Pixel in der Höhe.

abstract fillOval( int x, int y, int width, int height ) Wie drawOval(), nur gefüllt

abstract void drawArc( int x, int y, int width, int height, int startAngle, int arcAngle ) Zeichnet einen Kreisbogen. Null Grad liegt in der 3-Uhr-Position. Bei einem Aufruf mit den Winkelargumenten 0, 270 wird ein Kreisbogen gezeichnet, bei dem 90 Grad im unteren rechten Bereich nicht gezeichnet sind.

abstract void fillArc( int x, int y, int width, int height, int startAngle, int arcAngle ) Wie drawArc(), nur gefüllt

Eine Kreis- und Ellipsen-Klasse

Bei der Methode drawOval() müssen wir immer daran denken, dass die Ellipse oder im Spezialfall der Kreis in ein Rechteck mit Startkoordinaten und mit Breite und Höhe gezeichnet wird. Dies ist nicht immer die natürliche Vorstellung von einer Ellipse beziehungsweise eines Kreises. Einen Kreis beziehungsweise eine Ellipse um den Mittelpunkt x, y mit den Radien rx und ry zeichnet:

g.drawOval( x – rx, y – ry, rx + rx, ry + ry );

14.5.4 Polygone und Polylines 

Eine Polyline besteht aus einer Menge von Linien, die einen Linienzug beschreiben. Dieser Linienzug muss nicht geschlossen sein. Ist er es allerdings, so sprechen wir von einem Polygon. In Java gibt es verschiedene Möglichkeiten, Polygone und Polylines zu zeichnen. Zunächst zum Beispiel über ein Koordinatenfeld.

abstract class java.awt.  Graphics  

abstract void drawPolyline( int xPoints[], int yPoints[], int nPoints ) Zeichnet einen Linienzug durch die gegebenen Koordinaten in der Vordergrundfarbe. Die Figur ist nicht automatisch geschlossen, wenn nicht die Start- und Endkoordinaten gleich sind. Mit nPoint kontrollieren wir die Anzahl der gezeichneten Linien.

abstract void drawPolygon( int xPoints[], int yPoints[], int nPoints ) Zeichnet wie drawPolyline() einen Linienzug, schließt diesen aber immer gleich, indem die erste Koordinate mit der Koordinate nPoints verbunden wird.

abstract void fillPolygon( int xPoints[], int yPoints[], int nPoints ) Füllt das Polygon aus. Da eine Polyline offen ist, kann sie nicht gefüllt werden. Somit gibt es die Funktion fillPolyline() nicht.

Die Polygon-Klasse

Neben der Möglichkeit, die Linienzüge durch Koordinatenfelder zu beschreiben, gibt es in Java die Polygon-Klasse Polygon. Sie ist eine Erweiterung des Interfaces Shape. Sie ist aber minimal, lediglich die Methode getBounds() wird implementiert. Ein Polygon-Objekt verwaltet seine Koordinaten eigenständig, und von außen können wir Elemente hinzunehmen. Mit der mächtigen Methode contains() können wir herausfinden, ob ein Punkt in der von dem Polygon ausgezeichneten Fläche liegt. Doch zunächst müssen wir ein Polygon-Objekt erzeugen. Dazu dienen zwei Konstruktoren:

class java.awt.  Polygon  
implements Shape, Serializable

Polygon() Erzeugt ein Polygon-Objekt ohne Koordinaten.

Polygon( int xpoints[], int ypoints[], int npoints ) Erzeugt ein Polygon mit den angegebenen Koordinaten.

Nun können wir Punkte hinzufügen und Anfragen an das Polygon-Objekt stellen:

Rectangle getBounds() Gibt die Bounding-Box der Figur zurück. Diese beschreibt ein Rechteck, das das Objekt gerade umschließt. Ein Rectangle-Objekt besitzt die Variablen height (Höhe des Rechtecks), width (Breite des Rechtecks), x (x-Koordinate) und y (y-Koordinate des Rechtecks). Mit verschiedenen Funktionen lassen sich Rechtecke zusammenfassen und schneiden.

void addPoint( int x, int y ) Die Koordinate (x,y) wird hinzugefügt. Die Grenzen (engl. boundings) werden automatisch aktualisiert.

boolean contains( int x, int y ) Liefert true, wenn der Punkt (x,y) im Polygon liegt. Es wird ein Gerade-/Ungerade-Algorithmus verwendet, um dies herauszufinden.

boolean contains( Point p ) Liefert true, wenn der Punkt p im Polygon liegt. Ein Point-Objekt besitzt die Attribute x und y für die Koordinaten.

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Das erzeugte Polygon können wir mit speziellen Methoden, natürlich aus Graphics, zeichnen.

abstract class java.awt.  Graphics  

void drawPolygon( Polygon p ) Zeichnet das Polygon in der Vordergrundfarbe.

void fillPolygon( Polygon p ) Zeichnet ein gefülltes Polygon.

N-Ecke zeichnen

Bisher gibt es im Graphics-Paket keine Funktion, um regelmäßige n-Ecke zu zeichnen. So eine Funktion ist aber leicht und schnell programmiert. Wir teilen dazu einfach einen Kreis in n Teile auf und berechnen die x- und y-Koordinate der Punkte auf dem Kreis. Diese Punkte fügen wir einem Polygon-Objekt mittels der addPoint()-Methode hinzu. Eine eigene Funktion drawNeck() übernimmt diese Polygon-Erstellung. Der letzte Parameter der Funktion ist ein Wahrheitswert, der bestimmt, ob das n-Eck gefüllt werden soll oder nicht. Nun kann mit zwei öffentlichen Funktionen ein nicht gefülltes beziehungsweise gefülltes n-Eck gezeichnet werden.

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Listing 14.9   NEckDemo.java

import java.awt.*;
import javax.swing.*;

public class NEckDemo extends JPanel
{
protected void paintComponent( Graphics g )
{
PolygonWithEgdes.drawNeck( g, getWidth()/2, getHeight()/2, 50, 6, true );
PolygonWithEgdes.drawNeck( g, getWidth()/2, getHeight()/2, 60, 6, false );
}

public static void main( String args[] )
{
JFrame f = new JFrame();
f.setDefaultCloseOperation( JFrame.EXIT_ON_CLOSE );
f.add( new NEckDemo() );
f.setSize( 200, 200 );
f.setVisible( true );
}
}

class PolygonWithEgdes
{
private static Polygon p = new Polygon();

public static void drawNeck( Graphics g,
int x, int y, int r,
int n, boolean filled )
{
p.reset();

for ( int i = 0; i < n; i++ )
p.addPoint( (int) ( x + r*Math.cos( i*2*Math.PI/n ) ),
(int) ( y + r*Math.sin( i*2*Math.PI/n ) ) );

if ( filled )
g.fillPolygon( p );
else
g.drawPolygon( p );
}
}