在Go语言中,正弦函数由 math  包提供,函数入口为 math.Sin,正弦函数的参数为 float64,返回值也是 float64。在使用正弦函数时,根据实际精度可以进行转换。

     

    Go语言的标准库支持对图片像素进行访问,并且支持输出各种图片格式,如  JPEG、PNG、GIF 等。

    package  main

    import  (
          "image"
          "image/color"
          "image/png"
          "log"
          "math"
          "os"
      )

    func  main() {

    //  图片大小
          const size = 300
          // 根据给定大小创建灰度图
          pic := image.NewGray(image.Rect(0,  0, size, size))

    //  遍历每个像素
          for x := 0; x < size; x++  {
              for y := 0; y < size; y++  {
                  // 填充为白色
                  pic.SetGray(x, y,  color.Gray{255})
              }
          }

    //  从0到最大像素生成x坐标
          for x := 0; x < size; x++ {

    //  让sin的值的范围在0~2Pi之间
              s := float64(x) * 2 * math.Pi /  size

    //  sin的幅度为一半的像素。向下偏移一半像素并翻转
              y := size/2 -  math.Sin(s)*size/2

    //  用黑色绘制sin轨迹
              pic.SetGray(x, int(y),  color.Gray{0})
          }

    //  创建文件
          file, err :=  os.Create("sin.png")

    if  err != nil {
              log.Fatal(err)
          }
          // 使用png格式将数据写入文件
          png.Encode(file, pic)  //将image信息写入文件中

    //  关闭文件
          file.Close()
      }

    设置图片背景色

    以下是设置图片背景的代码:

    //  图片大小
      const size = 300

    //  根据给定大小创建灰度图
      pic := image.NewGray(image.Rect(0, 0, size, size))

    //  遍历每个像素
      for x := 0; x < size; x++ {
          for y := 0; y < size; y++  {
              // 填充为白色
              pic.SetGray(x, y,  color.Gray{255})
          }
      }

    代码说明如下:

    • 第 2 行,声明一个       size 常量,值为 300。

    • 第 5 行,使用       image 包的 NewGray() 函数创建一个图片对象,使用区域由 image.Rect 结构提供,image.Rect       描述一个方形的两个定位点 (x1,y1) 和 (x2,y2),image.Rect(0,0,size,size) 表示使用完整灰度图像素,尺寸为宽       300,长 300。

    • 第 8 行和第 9       行,遍历灰度图的所有像素。

    • 第 11       行,将每一个像素的灰度设为 255,也就是白色。

    灰度图是一种常见的图片格式,一般情况下颜色由  8 位组成,灰度范围为 0~255,0 表示黑色,255 表示白色。

     

    初始化好的灰度图默认的灰度值都是  0,对的是黑色,由于显示效果的效果不是很好,所以这里将所有像素设置为 255,也就是白色。

    绘制正弦函数轨迹

    正弦函数是一个周期函数,定义域是实数集,取值范围是  [-1, 1]。用编程的通俗易懂的话来说就是:math.Sin 函数的参数支持任意浮点数范围,函数返回值的范围总是在 -1~1 之间(包含 1、-1)。

     

    要将正弦函数放在图片上需要考虑以下一些因素:

    • math.Sin       的返回值在 -1~1 之间,需要考虑将正弦的输出幅度变大,可以将 math.Sin 的返回值乘以一个常量进行放大。

    • 图片的坐标系原点在左上角,而       math.Sin 基于笛卡尔坐标系原点在左下角,需要对图像进行上下翻转和平移。

    将这些处理逻辑汇总为代码如下:

    //  从0到最大像素生成x坐标
      for x := 0; x < size; x++ {

    //  让sin的值的范围在0~2Pi之间
          s := float64(x) * 2 * math.Pi /  size

    //  sin的幅度为一半的像素。向下偏移一半像素并翻转
          y := size/2 - math.Sin(s)*size/2

    //  用黑色绘制sin轨迹
          pic.SetGray(x, int(y),  color.Gray{0})
      }

     

    1) 第 2 行,生成 0 到  size(300)的 x 坐标轴。

     

    2) 第 5 行,计算  math.Sin 的定义域,这段代码等效为:

     

    1. rate       := x / size

    2. s := rate * 2 * math.Pi

    x 的范围是 0 到  size,因此除以 size 后,rate 的范围是 0~1 之间,再乘以 2π 后,s 的范围刚好是 0~2π 之间。

     

    float64(x) 表示将整型的  x 变量转换为 float64 类型,之后运算的所有表达式将以 float64 类型进行。

     

    3) 第 8  行中,math.Sin(s)*size/2 表示将正弦函数的返回值幅度从 1 扩大到二分之一的 size。负号表示将正弦函数图形以图形中心上下翻转。叠加  size/2 表示将图形在 y 轴上向下偏移二分之一的 size(图片坐标系的 y 向下)。

     

    4) 第 11 行将计算好的 x  轴和 y 轴数据,以灰度为 0(黑色)使用 SetGray() 方法填充到像素中。

     

    写入图片的正弦函数图像如下图所示:

     

    写入图片文件

    内存中的正弦函数图形是不可见的,我们选用  PNG 格式将图形输出为文件,Go语言提供了文件创建函数和 PNG 格式写入函数,代码如下:

    //  创建文件
      file, err := os.Create("sin.png")

    if  err != nil {
          log.Fatal(err)
      }
      // 使用PNG格式将数据写入文件
      png.Encode(file, pic)  //将image信息写入文件中

    //  关闭文件
      file.Close()

    代码说明如下:

    • 第 2 行,创建       sin.png 的文件。

    • 第 4       行,如果创建文件失败,返回错误,打印错误并终止。

    • 第 8 行,使用       PNG 包,将图形对象写入文件中。

    • 第 11       行,关闭文件。