L-系统在自然景物模拟中的应用研究.doc

摘要:自Mandelbrot提出分形的概念后，分形几何学便受到了广泛的重视，尤其是在自然景观的模拟中，分形技术展现了它特有的优势，成为了当今学者们研究的热点之一。自相似性是自然景物相当普遍的特征，而分形几何学恰恰是表现这一特征的重要数学工具。通过利用分形技术可以在计算机上生成山、地形以及星球，几乎可以以假乱真了。分形法也有很多种形式，我们可以根据应用选择合理的分形法。本系统采用的是L系统。 

L系统是一种生成分形图形的方法，它的主要原理是设定相对简单的表达规则，然后让计算机根据这些定义的规则来反复迭代，再经过相应的字符解释，从而来生成各种各样的图形来。本系统所研究的内容正是L系统在自然景物中的模拟与应用，主要介绍了五种L系统，分别为单一规则的L系统树、多规则的L系统树、随机L系统树、上下文L系统树和带颜色的可自绘L系统树。

通过这五种L系统树的介绍，可以让我们对L系统更加了解，它的定义简洁,结构化程度高,易于实现等特点，在本系统中都充分显示出来了。另外，在L系统基础上，通过对字符随机解释和随机重写来生成一些分形图形，在灵活性方面也有了很大的改进，也更进一步的简单实现了虚拟植物的生长过程。

关键词  树木；分形图形；L系统；自然景观

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 选题背景-1

1.2 选题意义-1

1.3 选题依据-1

2 系统的功能和特点-3

2.1 开发本系统的初衷-3

2.2 系统的功能-3

2.3系统的特点-3

2.4相关技术的介绍-4

2.4.1 L-系统-4

2.4.2龟形-5

3 系统需求分析及设计分析-7

3.1 系统环境概述-7

3.1.1 软硬件环境-7

3.2 系统功能需求分析-7

3.3 系统功能结构-7

3.4 系统功能-10

3.4.1 系统的总体功能-10

4系统功能模块的实现-11

4.1 系统主模块L系统的实现-11

4.1.1 主页面的设计-11

4.1.2 实现过程-11

4.2 单一规则L系统树的实现-12

4.2.1单规则L系统的设计-12

4.2.2 各单一规则L系统树的实现过程-15

4.3 多规则的L系统树的实现-15

4.3.1多规则L系统的设计-16

4.3.2 各多规则L系统树的实现过程-16

4.4 随机L系统树的实现-19

4.4.1 随机L系统树的设计-19

4.4.2 随机L系统树的实现过程-19

4.5上下文L系统树的实现-20

4.5.1 上下文L系统树的设计-20

4.5.2 上下文L系统树的实现过程-22

4.6带参数的上下文L系统树的实现-20

4.6.1 带参数的上下文L系统树的设计-20

4.6.2 带参数的上下文L系统树的实现过程-20

4.7带颜色的可自绘L系统树的实现-20

4.7.1 带颜色的可自绘L系统树的页面设计-20

4.7.2 带颜色的可自绘L系统树的实现过程-20

5 系统使用说明与测试-26

5.1 系统使用说明-26

5.2 系统性能测试-26

5.3 主要模块设置-26

5.3.1 主模块的演示-26

5.3.2 单一L系统树模块的演示-27

5.3.3 多规则的L系统树模块的演示-28

5.3.4 随机的L系统树模块的演示-29

5.3.5 上下文的L系统树模块的演示-30

5.3.6 带参数的上下文L系统树模块的演示-31

5.3.7 带颜色的可自绘L系统树模块的演示-35

结论-37

致谢-38

参考文献-39

附录-40

附录1 核心代码-40

附录2 查重报告-47