计算机图形学边界填充算法

计算机图形学边界填充算法（Boundary Fill Algorithm）是一种用于填充闭合圆形和多边形区域的算法。它的基本思路是从一个指定的点开始，扫描区域内的像素，赋给它们一个颜色，填充整个区域。它可以通过递归和非递归两种方式来实现。

算法原理

边界填充算法从指定的起始点开始扫描像素，判断它的四连通或八连通邻居像素是否在区域内，如果在，则将该像素涂上指定颜色，并把它的四连通或八连通邻居像素加入处理队列中。这个过程持续到处理队列为空为止，最终得到一个填充完整的区域。

边界填充算法有两种实现方式：递归和非递归。递归实现方式简单易懂，但对于大型图像可能会导致栈溢出，因此对于大型图像更推荐使用非递归方式。

代码实现（非递归）

以下是使用非递归方式实现的边界填充算法代码：

def boundary_fill(x, y, fill_color, boundary_color):
    stack = [(x, y)]
    while stack:
        x, y = stack.pop()
        if get_pixel(x, y) != boundary_color and get_pixel(x, y) != fill_color:
            set_pixel(x, y, fill_color)
            stack.append((x+1, y))
            stack.append((x-1, y))
            stack.append((x, y+1))
            stack.append((x, y-1))

上述代码中，x和y表示起始点的坐标，fill_color表示要填充的颜色，boundary_color表示边界的颜色。get_pixel和set_pixel是获取和设置像素颜色的函数。使用栈来保存待处理的像素点，每次取出栈顶的点，检查它的四连通邻居像素是否需要填充，如果需要，则将它们加入栈中。重复此过程，直到栈为空。

代码实现（递归）

以下是使用递归方式实现的边界填充算法代码：

def boundary_fill(x, y, fill_color, boundary_color):
    if get_pixel(x, y) != boundary_color and get_pixel(x, y) != fill_color:
        set_pixel(x, y, fill_color)
        boundary_fill(x+1, y, fill_color, boundary_color)
        boundary_fill(x-1, y, fill_color, boundary_color)
        boundary_fill(x, y+1, fill_color, boundary_color)
        boundary_fill(x, y-1, fill_color, boundary_color)

上述代码中，x和y表示起始点的坐标，fill_color表示要填充的颜色，boundary_color表示边界的颜色。同样是使用 get_pixel 和 set_pixel 函数，但是这里使用递归来实现，每次递归检查当前像素点是否需要填充，如果需要，则递归调用 boundary_fill 函数处理周围的像素点。

总结

边界填充算法是计算机图形学中填充算法的一种，它可以填充闭合图像区域，并能够实现不同的填充方式。它的基本思路是从一个指定的点开始，扫描区域内的像素，填充整个区域。实现方式可以采用递归和非递归两种方式，具体使用哪种方式可以根据自己的需求来选择。