[分享]fortran绘图、界面功能简介

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对于fortran的绘图、界面功能，我仅仅做一个简单的罗列，这样方便大家的讨论：
1.利用fortran的扩充函数绘图，下面是一个简单的例子，是http://www.programfan.com上面有人贴出的；
       Visual Fortran中有提供绘图功能。Visual Fortran的绘图功能不完全是以扩充函数的类型存在，使用它的绘图功能必须在选择Project类型时，选择Standard Graphics或QuickWin模式。
Visual Fortran的QuickWin及Standard Graphics模式在简单的绘图使用上会比较方便，它的绘图函数功能比较多样，不过效率会比较差，而且不支持动画功能。
       Standard Graphics和QuickWin模式在绘图方面的使用方法完全相同，它们都是调用相同的函数来绘图。差别在于Standard Graphics只能打开一个窗口来绘图、QuickWin模式则可以打开多个窗口来绘图。QuickWin模式下可以有菜单及对话窗的功能，Standard Graphics则不行。Standard Graphics模式的程序代码可以原封不动直接转换到QuickWin模式下使用，但是QuickWin的程序代码并不一定可以直接拿到Standard Graphics模式下使用。
       下面这个程序会在屏幕上画出一条斜线、一个方形及一个椭圆。编译程序时，请选择Fortran Standard Graphics or QuickWin Application这个模式。这个程序可以在Standard Graphics或QuickWin模式下使用。打开好Project后，再把下面的程序加入Project中来编译。

1. 1.! 简单的绘图范例
   
2. 2.! By Perng 1997/9/19
   
3. 3.program Plot_Demo
   
4. 4.! 使用Visual Fortran的绘图功能时需要module dflib
   
5. 5.use DFLIB   
   
6. 6.implicit none
   
7. 7.  type(xycoord) :: t
   
8. 8.  integer :: result
   
9. 9.  call MoveTo(10,10,t)  ! 把目前绘图的位置移动到坐标(10,10)
   
10. 10.  result=LineTo(100,50) ! 从(10,10)到(100,50)间绘一条直线
    
11. 11.  ! 画一个左上角为(110,10), 右下角为(150,50)的实心方形
    
12. 12.  result=Rectangle( $GFILLINTERIOR, 110,10, 150, 50 )
    
13. 13.  ! 画一个可以放入在(10,60)--(150,100)方形当中的空心椭圆
    
14. 14.  result=Ellipse($GBORDER, 10, 60, 150, 100)
    
15. 15.end program Plot_Demo

复制代码

使用Standard Graphics模式时，会出现一个绘图窗口来画图。使用QuickWin模式时，除了绘图窗口外，还有内定的菜单可以使用。File菜单中的Print可以把图形显示出，Save可以把绘图结果储存成*.BMP图文件。
       使用Visual Fortran的绘图功能时，打开窗口的工作是自动完成的。程序代码只需要直接调用绘图函数就可以进行绘图，下面对程序中所使用的绘图函数做一些介绍：
subroutine MoveTo(x,y,t)
使用这个子程序时，要先把屏幕想像成一张画纸，程序会使用一只画笔在屏幕上画画。MoveTo(x,y,t)可以把这只画笔移动到画纸上的(x,y)坐标处，参数t则会返回移动之前的画笔所在位置（这个参数其实没有什么用，不过既然有规定就一定要把它放入）。
请注意，原点(0,0)是位在窗口的左上角，x坐标轴向右为正，y坐标轴向下为正。
integer(2) function LineTo(x,y)
这个函数可以把画笔从目前的位置到(x,y)处画一条直线。返回值如果不为0，代表函数运行不正常。
integer(2) function Rectangle( control, x1, y1, x2, y2 )
这个函数可以在(x1,y1)、(x2,y2)两个端点间画出一个方形。control值可以用来设定是要画出一个实心方形或是只有外框而已。在范例中把control的值用$GFILLINTERIOR来代入，表示要画实心。$GFILLINTERIOR定义在MODULE DFLIB里面。
integer(2) function Ellipse(control,x1,y1,x2,y2)
这个函数会在(x1,y1)、(x2,y2)两端点间所形成的矩形中画椭圆。control的意义同上，在范例中使用$GBORDER，代表只画出外框。
下面这个范例画出SIN函数的图形：

1.   1.! sin函数的绘图范例
   
2.   2.program Plot_Sine
   
3.   3. use DFLIB
   
4.   4.implicit none
   
5.   5.  integer, parameter :: lines=500   ! 用多少线段来画函数曲线
   
6.   6.  real(kind=8), parameter :: X_Start=-5.0   ! x轴最小范围
   
7.   7.  real(kind=8), parameter :: X_End=5.0      ! x轴最大范围   
   
8.   8.  real(kind=8), parameter :: Y_Top=2.0      ! y轴最大范围
   
9.   9.  real(kind=8), parameter :: Y_Bottom=-2.0  ! y轴最小范围
   
10. 10.  integer :: result         ! 取回绘图函数运行状态
    
11. 11.  integer(kind=2) :: color  ! 设定颜色用
    
12. 12.  real(kind=8) :: step      ! 循环的增量
    
13. 13.  real(kind=8) :: x,y       ! 绘图时使用,每条小线段都连接
    
14. 14.  real(kind=8) :: NewX,NewY ! (x,y)及(NewX,NewY)
    
15. 15.  real(kind=8), external :: f ! 待绘图的函数
    
16. 16.  type(wxycoord) :: wt      ! 返回上一次的虚拟坐标位置
    
17. 17.  type(xycoord)  :: t       ! 返回上一次的实际坐标位置
    
18. 18.
    
19. 19.  ! 设定虚拟坐标范围大小   
    
20. 20.  result=SetWindow( .true. , X_Start, Y_Top, X_End, Y_Bottom )
    
21. 21.  ! 用索引值的方法来设定颜色
    
22. 22.  result=SetColor(2)   ! 内定的2号是应该是绿色
    
23. 23.  call MoveTo(10,20,t) ! 移动画笔到窗口的(10,20)
    
24. 24.  call OutGText("f(x)=sin(x)")  ! 写出内容
    
25. 25.  ! 使用全彩RGB 0-255的256种色阶来设定颜色
    
26. 26.  color=RGBToInteger(255,0,0)       ! 把控制RGB的三个值转换到color中
    
27. 27.  result=SetColorRGB(color)         ! 利用color来设定颜色
    
28. 28.
    
29. 29.  call MoveTo_W(X_Start,0.0_8,wt)   ! 画X轴
    
30. 30.  result=LineTo_W(X_End,0.0_8)      !
    
31. 31.  call MoveTo_W(0.0_8,Y_Top,wt)     ! 画Y轴
    
32. 32.  result=LineTo_W(0.0_8,Y_Bottom)   !   
    
33. 33.
    
34. 34.  step=(X_End-X_Start)/lines        ! 计算小线段间的X间距
    
35. 35.  ! 参数#FF0000是使用16进制的方法来表示一个整数
    
36. 36.  result=SetColorRGB(#FF0000)        
    
37. 37.  ! 开始绘制小线段们
    
38. 38.  do x=X_Start,X_End-step,step
    
39. 39.    y=f(x)          ! 线段的左端点
    
40. 40.    NewX=x+step     
    
41. 41.    NewY=f(NewX)    ! 线段的右端点
    
42. 42.    call MoveTo_W(x,y,wt)
    
43. 43.    result=LineTo_W(NewX,NewY)
    
44. 44.  end do
    
45. 45.  ! 设定程序结束后,窗口会继续保留
    
46. 46.  result=SetExitQQ(QWIN$EXITPERSIST)
    
47. 47.end
    
48. 48.! 所要绘图的函数
    
49. 49.real(kind=8) function f(x)
    
50. 50.implicit none
    
51. 51.  real(kind=8) :: x
    
52. 52.  f=sin(x)
    
53. 53.  return
    
54. 54.end function f

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这个程序会以目前Windows分辨率的大小来打开绘图窗口。程序执行后只能够看到窗口的一小部分，读者可以试着按下Alt+Enter来把窗口放大成全屏幕大小，不然看不到全部的图形。使用QuickWin模式时，并不像使用SGL时一样可以得到窗口大小改变的信息，所以QuickWin下的虚拟坐标是对固定分辨率来对应，不会随着窗口大小改变而缩放图形。
把这个程序中新使用的绘图函数做一个介绍
integer(2) function SetWindow( invert, x1,y1, x2,y2 )
用来设定虚拟坐标，invert的值是用来指定Y轴向上为正或为负。invert=.true.时向上为正，invert=.false.时向下为负。(x1,y1)、(x2,y2)则使用双精度浮点数来定义绘图范围两端的虚拟坐标值。
integer(2) function SetColor(index)
使用索引值的方法来设定所要使用的颜色。
subroutine OutGText( text )
调用这个子程序可以在目前画笔的位置上写出text字符串。
integer(4) function RGBToInteger(R,G,B)
前面有提过，全彩模式中，RGB三种色光可以各自有256种色阶变化，所以一个颜色需要使用3 bytes的空间来做记录。但是FORTRAN中通常一个整数使用4 bytes的空间来做记录，如果分别使用3个变量来记录一个颜色值会很浪费空间，因为这3个变量都只会使用到最低的8个位，其它地方都不会使用。
这个函数可以重新组合R G B这三个传入的整数，取出这三个整数中最低8个位的数值，把它重新安排到返回值color中。color中的第0~7 bits用存放原本的R，8~15 bits会存放原本的G，16~23 bits会存放原本的B，剩下第24~31 bits的空间则不会使用。
integer(2) function SetColorRGB( color )
用RGB方法来设定颜色，参数color中的第0~7个bits用来设定红光，第8~15 bits用来设定绿光，第16~23 bits用来设定蓝光，其它位不使用。在范例当中曾使用SetColorRGB(#FF0000)来设定颜色，在Visual Fortran中以#符号开头的数字，代表一个16进制的数字。
16进制数值在0~9时和10进制数字相同，但是接在9下面的数字为A、B、C、D、E、F。其中A等于10进制的10，B=11，C=12.....，同理可推得1016=16，FF16=255。使用16进制的系统可以比较容易来操作这种需要控制到位内容的数值。正规的FORTRAN 90写法应该用Z”FF0000”来设定16进制的数值，第5章的最后一节有介绍这个方法。在此顺便范例一下Visual Fortran的扩充语法。
2.利用科学绘图软件包PLPlot、PGPLOT等
PLplot是一个用于多种编程语言(C, C++, Fortran, Java, Python, Perl etc.)的跨平台(Unix, Linux, Dos, Windows, Mac OS, OS/2 etc.)的科学绘图程序包，完全免费，源代码开放。如果你用ABSoft Pro Fortran，该程序包已经包括在内。如果你用别的平台，你可以用这些源代码建立自己的库文件。
http://plplot.sourceforge.net/
http://keihanna.dl.sourceforge.n ... 5.3.0-printable.pdf
http://keihanna.dl.sourceforge.n ... plplot-5.3.0.tar.gz
http://www.astro.caltech.edu/%7Etjp/pgplot/
上面的连接不一定能连接上，你可以到北大天网资源里面搜一下。
3.利用绘图软件包Matfor
大家可以看看http://www.softwarechn.com/ancad/ancad_index.htm是关于他的简单介绍。
具体的直接去网站http://www.ancad.com可以下载软件。
4.用OPENGL库绘图
关于这个vf的帮助里面有例子，但是要绘制三维图形的话，首先得知道一些图形学的基础知识。
5.windowsGDI绘图
这个还是API编程那一部分，比较麻烦。

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对于fortran的程序界面方面，也简单做一个罗列：
1.混合编程：
用fortran做核心计算，然后利用VB、VC等做界面，这是大家认可的。具体的可以参考彭国伦、唐章宏等人写的书；
2.利用fortran的扩展功能
在上面的帖子里面已经给出例子，在QUICKWIN模式下可以利用原有的菜单，也可以自己订制菜单和对话框，如果程序仅仅需要一些简单的菜单和对话框的话，这个是不错的选择；唯一不足的就是缺少工具条的制作，当然如果调用API函数的话应该能够实现吧（探讨）。
3.利用API函数做界面
下面给出一个简单的例子，形成简单的菜单和模态对话框。从程序看，这个方法需要的代码比较多，相比较QUICKWIN工程中利用fortran的扩展功能而言，这个方法做界面就复杂一些。

1. module hh
   
2. integer hInst
   
3. integer hDlg
   
4. end module hh
   
5. integer function WinMain( hInstance, hPrevInstance, lpszCmdLine, nCmdShow )
   
6. !DEC$ IF DEFINED(_X86_)
   
7. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : '_WinMain@16' :: WinMain
   
8. !DEC$ ELSE
   
9. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : 'WinMain' :: WinMain
   
10. !DEC$ ENDIF
    
11. !包含有用的模块
    
12. use user32
    
13. use dfwin
    
14. use hh
    
15. USE clipinc
    
16. integer hInstance      !定义句柄
    
17. integer hPrevInstance  !定义句柄
    
18. integer nCmdShow
    
19. integer lpszCmdLine
    
20. !*****************************************************************
    
21. interface
    
22. integer*4 function MainWndProc ( hwnd, mesg, wParam, lParam )
    
23. !DEC$ IF DEFINED(_X86_)
    
24. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : '_MainWndProc@16' :: MainWndProc
    
25. !DEC$ ELSE
    
26. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : 'MainWndProc' :: MainWndProc
    
27. !DEC$ ENDIF
    
28. integer*4 hwnd
    
29. integer*4 mesg  
    
30. integer*4 wParam
    
31. integer*4 lParam
    
32. end function
    
33. end interface
    
34. !******************************************************************
    
35. type (T_WNDCLASS)       wc   
    
36. type (T_MSG)            mesg
    
37. integer                 hWnd,COLOR
    
38. character*100 lpszClassName,lpszAppName,lpszMenuName
    
39. COLOR=9 !这个用来改变窗口的背景颜色
    
40. lpszCmdLine = lpszCmdLine
    
41. nCmdShow = nCmdShow
    
42. lpszClassName ="Generic"C
    
43. lpszAppName ="窗口程序,非模态对话框"C
    
44. lpszMenuName="menumenu"C
    
45. if(hPrevInstance .eq. 0) then
    
46.      wc%lpszClassName = LOC(lpszClassName)
    
47.      wc%lpfnWndProc = LOC(MainWndProc)
    
48.      wc%style = IOR(CS_VREDRAW , CS_HREDRAW)
    
49.      wc%hInstance = hInstance
    
50.      wc%hIcon = LoadIcon( hInstance, "MYICON")
    
51.      wc%hCursor = LoadCursor( hInstance, "MYCURSOR" )
    
52.      wc%hbrBackground = ( COLOR_WINDOW+COLOR )
    
53.      wc%lpszMenuName = LOC(lpszMenuName)
    
54.      wc%cbClsExtra = 0
    
55.      wc%cbWndExtra = 0
    
56.      i1 = RegisterClass(wc)
    
57. end if
    
58. hWnd = CreateWindowEx(  0, lpszClassName,                      &
    
59.                         lpszAppName,                           &
    
60.                         INT(WS_OVERLAPPEDWINDOW),              &
    
61.                         CW_USEDEFAULT,                         &
    
62.                         0,                                     &
    
63.                         CW_USEDEFAULT,                         &
    
64.                         0,                                     &
    
65.                         NULL,                                  &
    
66.                         NULL,                                  &
    
67.                         hInstance,                             &
    
68.                         NULL                                   &
    
69.                         )
    
70. hInst=hInstance  
    
71. i = ShowWindow( hWnd, SW_SHOWNORMAL)
    
72. do while( GetMessage (mesg, NULL, 0, 0))
    
73.    if(IsDialogMessage(hDlg,mesg)==0)then
    
74.    i =  TranslateMessage( mesg )
    
75.    i =  DispatchMessage( mesg )
    
76.    endif
    
77. end do
    
78. WinMain = mesg%wParam
    
79. end
    
80. !*********************************以下是窗口处理函数*************
    
81. integer function MainWndProc (hWnd, mesg, wParam, lParam)
    
82. !DEC$ IF DEFINED(_X86_)
    
83. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : '_MainWndProc@16' :: MainWndProc
    
84. !DEC$ ELSE
    
85. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : 'MainWndProc' :: MainWndProc
    
86. !DEC$ ENDIF
    
87. use user32
    
88. use dfwin
    
89. use hh
    
90. USE clipinc
    
91. !*****************************************************************
    
92. interface
    
93. logical function DialogFunc ( hdWnd, mesg, wParam, lParam )
    
94. !DEC$ IF DEFINED(_X86_)
    
95. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : '_DialogFunc@16' :: DialogFunc
    
96. !DEC$ ELSE
    
97. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : 'DialogFunc' :: DialogFunc
    
98. !DEC$ ENDIF
    
99. integer*4 hdWnd
    
100. integer*4 mesg  
     
101. integer*4 wParam
     
102. integer*4 lParam
     
103. end function
     
104. end interface
     
105. !******************************************************************
     
106. integer hWnd, mesg, wParam, lParam
     
107.    select case ( mesg )
     
108.          case(WM_COMMAND)
     
109.         select case(LOWORD(wParam))
     
110.                   case(IDM_OPEN)
     
111.                     hDlg=CreateDialog(hInst, LOC("AboutBox"C),hWnd,LOC(DialogFunc))
     
112.       case(IDM_DIALOG)
     
113.                     call PostQuitMessage( 0 )
     
114.      end select
     
115.          case (WM_DESTROY)
     
116.                   call PostQuitMessage( 0 )
     
117.          case default
     
118.                MainWndProc = DefWindowProc( hWnd, mesg, wParam, lParam )
     
119.       return
     
120.    end select
     
121. end
     
122. !**********************对话框窗口函数***********************
     
123. logical function DialogFunc( hdWnd, mesg, wParam, lParam )
     
124. !DEC$ IF DEFINED(_X86_)
     
125. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : '_DialogFunc@16' :: DialogFunc
     
126. !DEC$ ELSE
     
127. !DEC$ ATTRIBUTES STDCALL, ALIAS : 'DialogFunc' :: DialogFunc
     
128. !DEC$ ENDIF
     
129. use user32
     
130. use dfwin
     
131. USE clipinc
     
132. use hh
     
133. integer hdWnd, mesg, wParam, lParam
     
134. integer*4 i
     
135. logical logresult,F,T
     
136. character*100 string
     
137. F=10   !T的值为TRUE
     
138. select case (mesg)
     
139.     case (WM_COMMAND)
     
140.         select case(LOWORD(wParam))
     
141.                   case(IDOK)
     
142.          logresult=DestroyWindow(hdWnd)
     
143.          DialogFunc=T
     
144.          RETURN
     
145.       case(IDCANCEL)
     
146.          logresult=DestroyWindow(hdWnd)
     
147.          DialogFunc=T
     
148.          RETURN
     
149.                   case(IDC_LIST1)
     
150.          if(HIWORD(wParam)==LBN_DBLCLK)THEN
     
151.       i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_GETCURSEL,0,0)
     
152.       write(string,"('你已经选择了第',I3,'项！')")i
     
153.          i=MessageBox(hdWnd,string,"提示框",MB_OK)
     
154.       ENDIF
     
155.          DialogFunc=T
     
156.          RETURN
     
157.       case(IDC_SELECT)
     
158.          i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_GETCURSEL,0,0)
     
159.       if(i==LB_ERR)THEN
     
160.          write(string,"('你没有作出选择！')")
     
161.       else
     
162.          write(string,"('你已经选择了第',I3,'项！')")i
     
163.       endif
     
164.          i=MessageBox(hdWnd,string,"提示框",MB_OK)
     
165.          DialogFunc=T
     
166.          RETURN
     
167.       case(IDC_EDITOK)
     
168.          i=GetDlgItemText(hdWnd,IDC_EDIT,string,100)
     
169.                      i=MessageBox(hdWnd,string,"你输入的内容为：",MB_OK)
     
170.          DialogFunc=T
     
171.          RETURN         
     
172.         end select
     
173.     case(WM_INITDIALOG)
     
174.   i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_ADDSTRING,0,LOC("计算机"C))
     
175.   i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_ADDSTRING,0,LOC("物  理"C))
     
176.   i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_ADDSTRING,0,LOC("数  学"C))
     
177.   i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_ADDSTRING,0,LOC("语  文"C))
     
178.   i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_ADDSTRING,0,LOC("英  语"C))
     
179.   i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_ADDSTRING,0,LOC("历  史"C))
     
180.   i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_ADDSTRING,0,LOC("地  理"C))
     
181.   i=SendDlgItemMessage(hdWnd,IDC_LIST1,LB_ADDSTRING,0,LOC("生  物"C))
     
182.   DialogFunc=T
     
183.   RETURN
     
184. end select
     
185. DialogFunc=F
     
186. RETURN
     
187. end

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4.用图形界面库XFT
对于习惯只用fortran编程，不会也没有时间学习VC， VB等进行界面变成的朋友，这里有一个十分好的用fortran编写界面的库XFT，其主页在http://www.xeffort.com/xeffort/home.htm ; 。该库封装了用于界面编程的windows API函数，包括XFTFile（文件处理）, XFTGDI（图形设备接口）, XFTWND（窗口）, XFTReg（注册表）, XFTMDI（多文档界面）, XFTMenu（菜单）, XFTCtrl（控制条）, XFTApp（应用程序）, XFTDialog（对话框）。所有的程序均为free的，源程序open，有详细的文档。（来自SIMWE）
大概看了一下这一部分，基本上还是API的模式，个人觉得（探讨）。
5.用FORTRAN95的Windows编程接口Winteracter
http://www.winteracter.com

NASA

Winteracter
FORTRAN95的Windows编程接口