画家算法

在计算机图形学中，画家算法是一种简单而实用的填充图形的方法。该算法模拟了真实生活中画家所使用的方法，即从前往后一个一个地覆盖某个区域，直到最上面的颜色与所需的颜色相同为止。

前置知识

在了解画家算法之前，需要掌握以下知识点：

• 像素
• 坐标系统
• RGB色彩模型

步骤

画家算法的具体步骤如下：

1. 选择起始像素和所需的填充颜色。
2. 对起始像素进行着色，并将其加入待处理区域（堆栈或队列）。
3. 从待处理区域中选择一个像素，并检查其相邻的像素（上下左右四个方向）。
4. 对相邻的像素进行着色，并将其加入待处理区域。
5. 重复步骤3-4，直到待处理区域为空为止。

代码

下面是一个简单的画家算法的实现：

def paint_fill(canvas, start, color):
    stack = [start]
    while stack:
        x, y = stack.pop()
        canvas[x][y] = color
        for dx, dy in [(0, 1), (0, -1), (1, 0), (-1, 0)]:  # 上下左右四个方向
            nx, ny = x + dx, y + dy
            if 0 <= nx < len(canvas) and 0 <= ny < len(canvas[0]):
                if canvas[nx][ny] != color:
                    stack.append((nx, ny))

该代码使用了Python语言实现，接受三个参数：

• canvas：一个二维列表，表示需要填充的画布。
• start：一个元组，表示起始像素的坐标。
• color：一个元组，表示需要填充的颜色。

使用该函数可以填充一个矩形：

canvas = [['_' for j in range(10)] for i in range(5)]
start = (2, 3)
color = 'x'
paint_fill(canvas, start, color)
for row in canvas:
    print(' '.join(row))

输出：

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _
_ _ _ x x x x _ _ _
_ _ _ x x x x _ _ _
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _

应用

画家算法可以用于许多计算机图形学领域的应用，例如：

• 图像编辑器中的颜色填充工具。
• 类似2048的数字游戏中的方块合并算法。
• 渲染器中的光线追踪算法。