C# 定积分求周长&面积原理 代码实现

前言：

         前些日子，因为工作原因，接触到了求解曲线周长，真的是搞了很久，学生时代真的很简单，但是如今的我来说，忘记了....很多人跟我应该一样。

          所以来巩固加强一下记忆。一开始的时候，求周长嘛，找公式呗，什么matlab呀，乱七八糟的，晕，最后找到了可能还不能满足项目的需求，因为可能计算量过大。（我就是这样子的，灵活性相对较低）

          还有就是明明自己可以用代码实现，为什么非要插件，工具呐，这么不自信的？

          所以，“一怒之下”，自己去看了一下定积分求周长的原理，自己还是用代码来实现吧。

(以下内容纯是个人这段时间的理解，如果有错误的，欢迎指正出来。)

 

首先需要说说两个概念，曲线和周长，因为我们要求他们嘛。

曲线：

　　这个世界，有曲线吗？我的回答是，没有。那...这...曲线是由无数个直接拼接而成。再准确的说无数个很短的曲线拼接而成。

（如果您彻底理解了这句话，后面就不用看了，基本就没了。）

 

面积：

　　与周长的概念类似，没有正方形，没有圆形。只有三角形，所有的图形都是三角形拼接而成。而两个三角形拼成长方形，而我们的面积是由无数个长方形，拼接而成。

　　

                （定积分原理的参考图）

 

源码实现：　

double GetLength(float start,float end)
        {
            double sumLength = 0;

            float eachX = (end - start) / testCount; 
            for (int i = 1; i < testCount;i++ )
            {
              
                double curY =ArcFunction(start+eachX*i);
                double previousY = ArcFunction(start+eachX*(i-1));
                //根据c²=a²+b²
                double curLength = Math.Sqrt(Math.Pow(eachX, 2) + Math.Pow(curY - previousY, 2));
                sumLength += curLength;
            }
                return sumLength;
        }

   解释：

             testCount，即自定义的测试数量，可以理解为精细度，值越大，计算量越大，数据越准确，这个可看你项目需求精细度，通过该变量

可在实现最少的计算量情况，实现你要的效果。

　　　　eachX，就是你的曲线被分成N份，每份的长度。

　　　　curY,当前点的y轴分量

　　　　previousY，上一个点的y轴分量，

　　　　curLength,即如图　　　

　　　　

                                                      

                  （剩余的部分，代码里面含解释，个人喜欢放在源码里面，原生的，纯24k原创）　　　

 1     int testCount = 1000; //所谓的测试细致度吧，可动态调控，你自己掌握。
 2         /// <summary>
 3         /// 通过已知周长，获取x轴的分量
 4         /// </summary>
 5         /// <param name="length"></param>
 6         /// <returns></returns>
 7         double GetRateXByLength(double length)
 8         {
 9             float eachX = 1.0f;
10             for (int i = 1; i < testCount; i++)
11             {
12                 double curY = ArcFunction(eachX * i);
13                 double previousY = ArcFunction(eachX * (i - 1));
14                 double curLength = Math.Sqrt(Math.Pow(eachX, 2) + Math.Pow(curY - previousY, 2));
15                 length -= curLength;
16                 if(length<=0)
17                 {
18                     return i * eachX;
19                 }
20             }
21             return testCount * eachX;
22         }
23             
24         
25       
26 
27 
28         /// <summary>
29         /// start到end范围内的面积
30         /// </summary>
31         /// <param name="start"></param>
32         /// <param name="end"></param>
33         /// <returns></returns>
34         double GetArea(float start,float end)
35         {
36             double sumAera = 0;
37 
38             float eachX = (end - start) / testCount;
39             for (int i = 1; i < testCount; i++)
40             {
41                 double curY = ArcFunction(start + eachX * i);
42                 //面积 = 长*宽
43                 double curAera = curY * eachX;
44                 sumAera += curAera;
45             }
46             return sumAera;
47         }
48 
49 
50 
51         /// <summary>
52         /// 通过已知面积，获取x轴分量
53         /// </summary>
54         /// <param name="aera"></param>
55         /// <returns></returns>
56         double GetRateXByAera(double aera)
57         {
58             float eachX = 1.0f;
59             for (int i = 1; i < testCount; i++)
60             {
61                 double curY = ArcFunction(eachX * i);
62                 double curAera = curY * eachX;
63                 aera -= curAera;
64                 if(aera<=0)
65                 {
66                     return i * eachX;
67                 }
68             }
69             return testCount*eachX;
70         }
71 
72 
73 
74         /// <summary>
75         /// 通过x分量，得出y的值。(好像意义不大，但是好像可能有些人不是很理解，写给某些人看的，一目了然)
76         /// </summary>
77         /// <param name="x"></param>
78         /// <returns></returns>
79         double GetYByX(float x)
80         {
81             return ArcFunction(x);
82         }
83 
84 
85         /// <summary>
86         /// 核心控制函数。
87         /// </summary>
88         /// <param name="x"></param>
89         /// <returns></returns>
90         double ArcFunction(float x)
91         {
92             return Math.Pow(x, 2); //这边我用幂函数来测试。各位爷可以换其他函数啊。
93 
94             //注：如果对曲线灵活性要求很高，推荐使用贝塞尔曲线。
95             //详情可参考：
96         }

 

 

补充：这边，我对贝塞尔曲线做一下补充吧。因为我因为什么幂函数，指数函数遇到的肯，因为这些函数毕竟还不是那么灵活，都具有一定“规律”。

贝塞尔曲线的灵活，受6个参数控制，三个点嘛。（二维空间）

 详情可参考这篇：http://www.sohu.com/a/118656687_466876