吳洋毅

摘? 要：計(jì)算機(jī)對(duì)于數(shù)據(jù)的組織形式，以及對(duì)于數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存方式被稱(chēng)為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。將計(jì)算機(jī)的字符處理系統(tǒng)升級(jí)為計(jì)算機(jī)的圖像處理系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)需要研究的重要內(nèi)容，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)需要將數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為圖像信息，并且能夠?qū)D形信息恰當(dāng)?shù)卦谟?jì)算機(jī)的顯示屏上面展示出來(lái)的一種科學(xué)技術(shù)。計(jì)算機(jī)圖形的產(chǎn)生、處理技巧以及圖形的輸出等技術(shù)都是其中的難點(diǎn)。計(jì)算機(jī)需要處理的圖形信息是相互之間存在著某些關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)元素的一個(gè)集合，通過(guò)將圖形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立起來(lái)，讓計(jì)算機(jī)在生成、處理以及輸出方面的準(zhǔn)確性、完整性以及時(shí)效性得到較好的保障。該文主要以計(jì)算機(jī)圖形學(xué)作為研究的主體，針對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在其中的一些重要應(yīng)用展開(kāi)分析和探討。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)? 計(jì)算機(jī)? 圖形學(xué)? 多方面應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2018）03（c）-0018-02

1? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)概述

計(jì)算機(jī)起源于國(guó)外，在中國(guó)的發(fā)展時(shí)間相對(duì)較晚，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在我國(guó)的不同版本的資料中的相關(guān)定義會(huì)有一定的差別。有的資料中描述稱(chēng)抽象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的物理實(shí)現(xiàn)就是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，有些資料中描述稱(chēng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就是數(shù)據(jù)對(duì)象，而數(shù)據(jù)對(duì)象又是由一個(gè)個(gè)的數(shù)據(jù)元素組成，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包含著數(shù)據(jù)元素與數(shù)據(jù)元素之間錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。為了能夠更快、更加方便地處理信息，一般需要就外界接收到的各種信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)可識(shí)別的信息，簡(jiǎn)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)的機(jī)器語(yǔ)言。在轉(zhuǎn)換的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)需要將所有的圖形數(shù)據(jù)組織起來(lái)，它們由一個(gè)個(gè)元素拼接，每個(gè)元素之間存在著一定的聯(lián)系，當(dāng)然在組織數(shù)據(jù)的過(guò)程中也是必須按照計(jì)算機(jī)的規(guī)則來(lái)組織。計(jì)算機(jī)的圖形數(shù)據(jù)就是這些按照一定的規(guī)則組織在一起，相互之間關(guān)聯(lián)起來(lái)的數(shù)據(jù)元素。

2? 計(jì)算機(jī)關(guān)于圖形圖像的處理分析

計(jì)算機(jī)在對(duì)于圖像的處理過(guò)程中，會(huì)涉及到很多的技術(shù)，比如實(shí)物造型處理以及圖像的硬件處理等技術(shù)，這些技術(shù)都是計(jì)算機(jī)使用過(guò)程中比較重要的技術(shù)，對(duì)于這些技術(shù)的合理運(yùn)用能夠明顯提高圖形設(shè)計(jì)和制造的真實(shí)度以及美感，給用戶(hù)提供更好的視覺(jué)感受。通過(guò)將幾何方式應(yīng)用到大概模型當(dāng)中來(lái)實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)，采用光照模型等技術(shù)來(lái)構(gòu)建出一系列的光源、敏感以及遠(yuǎn)近的效果。對(duì)于所呈現(xiàn)出來(lái)的數(shù)字型結(jié)構(gòu)的圖形，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)于圖形圖像的簡(jiǎn)單調(diào)整，在對(duì)圖形的處理過(guò)程中，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的處理非常關(guān)鍵。在使用計(jì)算機(jī)對(duì)于圖形圖像的處理過(guò)程中，能夠很好地掌握?qǐng)D形的概念以及幾何編輯處理的工作能力，不斷地提升自己對(duì)于圖形的操作能力。圖形處理過(guò)程中涉及的內(nèi)容主要有圖形數(shù)據(jù)化構(gòu)造模型，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整線(xiàn)條以及色彩，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)于圖形的旋轉(zhuǎn)和平移等。

計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用到生活和工作的多個(gè)領(lǐng)域中，比如工農(nóng)生產(chǎn)以及設(shè)計(jì)等領(lǐng)域。在建筑的設(shè)計(jì)以及室內(nèi)平面設(shè)計(jì)中，CAD以及CAM技術(shù)有著非常重要的作用。而在汽車(chē)零件的外形設(shè)計(jì)中，網(wǎng)絡(luò)分析以及電子領(lǐng)域等的應(yīng)用也是非常的廣泛。CAD技術(shù)可能是工程建筑設(shè)計(jì)師必備的一項(xiàng)技能，該技術(shù)能夠很好地實(shí)現(xiàn)工程建筑圖紙的平面化管理，構(gòu)建三維的框架，對(duì)于相關(guān)的信息進(jìn)行分類(lèi)以及編輯。在實(shí)現(xiàn)了良好的用戶(hù)界面之后，能夠帶來(lái)好的視覺(jué)感受以及提升計(jì)算機(jī)用戶(hù)的滿(mǎn)意度。例如著名的Apple公司對(duì)于用戶(hù)界面就是非常的講究，有著非常強(qiáng)大的圖形工作軟件，在計(jì)算機(jī)和移動(dòng)端都有著非常廣泛的應(yīng)用。

3? 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在圖形學(xué)中的應(yīng)用

下面我們主要介紹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的幾何造型以及消隱技術(shù)中的合理應(yīng)用，讓計(jì)算機(jī)對(duì)于圖形圖像的處理更加方便快捷，達(dá)到意想不到的效果。

3.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在幾何造型中的應(yīng)用

幾何造型技術(shù)在計(jì)算機(jī)的輔助設(shè)計(jì)技術(shù)中是非常重要的組成部分，幾何造型技術(shù)主要的功能就是構(gòu)建目標(biāo)物體模型，將圖形圖像轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)于圖形圖像的微調(diào)，更好地被用戶(hù)所掌握和使用。幾何造型技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：計(jì)算機(jī)中幾何形體的呈現(xiàn)、對(duì)幾何形體的運(yùn)算以及幾何形體的構(gòu)建。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)不斷地創(chuàng)新，人們對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的需求越來(lái)越大，這就導(dǎo)致計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)的發(fā)展更快，并且該技術(shù)的應(yīng)用也更加的廣泛來(lái)滿(mǎn)足社會(huì)群體的需要，如今在建筑設(shè)計(jì)、數(shù)控、機(jī)械設(shè)計(jì)、室內(nèi)設(shè)計(jì)、服裝設(shè)計(jì)等工作和生活的各個(gè)方面都有著很好的應(yīng)用，并且發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

3.1.1 三維形體基礎(chǔ)信息

首先，利用計(jì)算機(jī)構(gòu)建三維形體的演示模型，如果計(jì)算機(jī)需要對(duì)于三維形體的信息進(jìn)行讀取，就需要能夠識(shí)別出該三維形體，因此需要將三維形體以計(jì)算機(jī)規(guī)定的方式進(jìn)行定義以及運(yùn)算，這樣就可以方便地對(duì)該數(shù)據(jù)形式進(jìn)行讀取以及修改，可以在圖形的處理過(guò)程中進(jìn)行各種不同的處理，實(shí)現(xiàn)形體的描述完整性以及準(zhǔn)確性。同時(shí)在這個(gè)過(guò)程中還需要提供一些重要的非圖片信息以便更好地實(shí)現(xiàn)控制。

（1）三維形體的幾何信息。

圖形信息由幾何信息和拓?fù)湫畔⒔M成，該節(jié)將主要介紹幾何信息，下節(jié)主要介紹拓?fù)湫畔ⅰ缀涡畔⒅傅氖侨S形體的點(diǎn)線(xiàn)面在歐氏空間三維形體中所呈現(xiàn)出來(lái)的點(diǎn)線(xiàn)面的大小和坐標(biāo)相關(guān)的幾何數(shù)據(jù)信息。通常的做法就是利用數(shù)學(xué)的方式將三維形體的幾何信息在指定的坐標(biāo)系中標(biāo)注展示出來(lái)，使用坐標(biāo)值來(lái)表示各個(gè)點(diǎn)，點(diǎn)之間形成不同的直線(xiàn)，直線(xiàn)之間聯(lián)系起來(lái)形成不同的平面。三維形體被定義之后，三維形體的旋轉(zhuǎn)以及三維形體的縮放比例、三維形體的移動(dòng)、三維形體的各種變換都可以很方便地通過(guò)集合數(shù)據(jù)的變動(dòng)來(lái)進(jìn)行描述，這樣就可以很直觀(guān)地對(duì)三維形體進(jìn)行掌握，能夠更好地對(duì)于三維形體進(jìn)行控制。

（2）三維形體的拓?fù)湫畔ⅰ?/p>

只有幾何信息描述的三維形體是不夠完整和準(zhǔn)確的，托普信息是非常重要的三維形體信息，也是必不可少的。托普信息其實(shí)就是三維形體點(diǎn)線(xiàn)面之間聯(lián)系的描述信息，其中的信息主要包括相互連接、邊界關(guān)系以及相互鄰近等信息。三維形體的點(diǎn)線(xiàn)面就是三維形體的基礎(chǔ)拓?fù)湫畔?，三維形體的三種基礎(chǔ)拓?fù)湫畔⒌倪B接，從屬的拓?fù)潢P(guān)系共有9種，可以算是包括了各種所需要的拓?fù)潢P(guān)系，在實(shí)際的應(yīng)用中根據(jù)需要選擇恰當(dāng)?shù)耐負(fù)潢P(guān)系來(lái)進(jìn)行描述。通常情況下，一個(gè)完整的三維形體所包括的拓?fù)潢P(guān)系信息至少2種或者2種以上。從中不難發(fā)現(xiàn)，三維形體的拓?fù)湫畔⒑蛶缀涡畔⒌年P(guān)系是非常密切的，其中的一種信息不存在，另外一種信息的存在是沒(méi)有任何意義的，而在拓?fù)潢P(guān)系不一樣的情況下，所需要的幾何信息也是存在著差別的。

3.1.2 計(jì)算機(jī)三維形體中的幾何模型

（1）線(xiàn)框模型。只有三維形體的頂點(diǎn)和邊所構(gòu)建的形體被稱(chēng)為線(xiàn)框模型。計(jì)算機(jī)在構(gòu)建立方體時(shí)就是使用的這種模型，這種相對(duì)而言比較簡(jiǎn)單，只需要在計(jì)算機(jī)中錄入立方體的頂點(diǎn)和邊就可以構(gòu)建出線(xiàn)框模型狀態(tài)的立方體，通過(guò)這種方式構(gòu)建的三維形體可以很方便地輸出線(xiàn)框圖，其中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也是非常的簡(jiǎn)單，但是對(duì)于大部分的復(fù)雜問(wèn)題就無(wú)能為力了，例如解決求交和消隱方面問(wèn)題時(shí)，就達(dá)不到需求。

（2）表面模型。以線(xiàn)框模型作為基礎(chǔ)，在此之上增加面的信息就會(huì)形成表面模型。通常來(lái)說(shuō)，建立表面模型的方式有2種，其中一種就是頂點(diǎn)+邊+面的方式，即在線(xiàn)框模型之上加上面的信息;另外一種就是通過(guò)添加的指針把線(xiàn)有序的連接起來(lái)，從而呈現(xiàn)出面的相關(guān)信息，這一種方式相對(duì)而言比較復(fù)雜，可以表示為頂點(diǎn)+面+環(huán)表單鏈三表結(jié)構(gòu)。

（3）實(shí)體模型。實(shí)體模型主要就是在表面模型的基礎(chǔ)上增加實(shí)心部分。實(shí)體模型主要就是定義實(shí)體存在于表面的哪個(gè)位置。

3.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在消隱技術(shù)中的恰當(dāng)應(yīng)用

為了讓計(jì)算機(jī)圖形不會(huì)產(chǎn)生多種意義，并且能夠充分地展現(xiàn)出真實(shí)感，在三維形體的立體圖中需要消除那些看不見(jiàn)的線(xiàn)和面，這樣的繪制和顯示更加準(zhǔn)確，這樣的計(jì)算機(jī)繪圖方式就是消隱技術(shù)。消隱技術(shù)主要包括：數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、圖形繪制以及消隱算法。

消隱算法：對(duì)于三維形體表面指向體外法矢的分量計(jì)算，然后通過(guò)對(duì)于計(jì)算值進(jìn)行比對(duì)，可以知道該面為朝前面還是朝后面，朝前面就需要畫(huà)出各個(gè)邊，而朝后面是不可見(jiàn)的，不需要畫(huà)出這個(gè)面的邊。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：消隱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)主要有面表、面環(huán)表以及頂點(diǎn)表。三維形體的各個(gè)面的棱邊數(shù)存儲(chǔ)在面表，如果從體內(nèi)看，組成形體各個(gè)面順時(shí)針?lè)较蚺帕械捻旤c(diǎn)編號(hào)存儲(chǔ)在面環(huán)表中，頂點(diǎn)表中儲(chǔ)存的是形體模型各個(gè)頂點(diǎn)在三維坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。

圖形繪制：在完成了消隱算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之后就是編制程序完成消隱操作。

4? 結(jié)語(yǔ)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)組織數(shù)據(jù)以及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的形式，數(shù)據(jù)元素與數(shù)據(jù)元素之間存在著各種不同的聯(lián)系。在計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)之前，處理系統(tǒng)主要以符號(hào)為主，計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)出現(xiàn)之后，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在其中起著至關(guān)重要的作用，對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的出現(xiàn)有著重要的意義。

計(jì)算機(jī)圖形圖像技術(shù)還會(huì)不斷的發(fā)展，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越多，那么數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越豐富，不斷地解決其中的各種復(fù)雜的問(wèn)題，促進(jìn)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展。

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