WinForm学习 --简单的模拟时钟程序

今天学习GDI+，试着想写一个模拟时钟的小程序，原以为很简单实现；但其实还有些复杂，特别是利用三角函数的那部分，让我四处找资料恶补了一下高中数学才算弄清楚，现在就回顾一下这个程序吧.

程序的目的是要模拟出时钟的效果，那首先就是要画出这个时钟的样子。不考虑美观，一个时钟最简单的组成是一个圆形的表盘，三根直线代表的时针、分针和秒针。

看起来很简单吧，但要怎么样画呢？让我们一步一步来吧:

1.画表盘

Graphics g = this.CreateGraphics(); //创建一个Graphics对象

Pen myPen = new Pen(Color.Blue,1); //创建一个自定义画笔对象

//创建一个正方形rect
int myRect_X = this.ClientRectangle.Right/4;
int myRect_Y = this.ClientRectangle.Bottom/4;
int myRect_Width;
int myRect_Height;
if(this.ClientRectangle.Height< this.ClientRectangle.Width)
{
    
    myRect_Width = this.ClientRectangle.Height/2;
    myRect_Height = this.ClientRectangle.Height/2;
}
else
{
    myRect_Width = this.ClientRectangle.Width/2;
    myRect_Height = this.ClientRectangle.Width/2;
}

Rectangle rect = new Rectangle(myRect_X,myRect_Y,myRect_Width,myRect_Height);

g.DrawEllipse(myPen,rect); //画出一个内切于矩形rect的圆

Graphics.DrawEllipse方法有几种重载方式,其中较常用的就是Graphics.DrawEllipse(Pen,Rectangle),这个重载方法需要提供一个Rectangle参数，然后根据这个矩形的形状内切出椭圆，若这个矩形是正方形，则切出来的是一个正圆。

这段程序最关键的地方就在于得到这个矩形了，因为它间接决定了表盘的位置与大小，Rectangle的构造函数需要四个参数，矩形左上角的X、Y坐标，宽度与高度。

这里的ClientRectangle所代表的是控件的工作区，它也是一个Rectangle类型的对象，是指控件的边界减去非工作区元素（如滚动条、边框、标题栏和菜单)。相应的Right,Bottom,Width,Height分别代表了右边缘的X坐标，下边缘的Y坐标，宽度与高度。

为了使这个表盘适应窗口的变化，这里将这些值全部设置为相对与ClientRectangle相关属性的值,如下图:

这样当窗口大小变化时,这个圆的外切矩形也随之改变,假如这个窗口的宽度比高度大太多，或反之，则可能会出现表盘的部分超出工作区域无法显示，为了防止这种情况，加入了条件判断语句。如果宽度大于高度，则圆的直径取高度值；反之则取宽度值。当然高度等于宽度时，圆是在工作区域正中间。

2.画表针

将表盘画好后，就可以开始画表针了，这也是最复杂的一步

//得到中心点坐标
int centerPoint_X = rect.Right - rect.Width/2;
int centerPoint_Y = rect.Bottom - rect.Height/2;
Point centerPoint = new Point(centerPoint_X,centerPoint_Y);

int s_Len = rect.Width*0.45; //秒针长度
int m_Len = rect.Width*0.35//分针长度
int l_Len = rect.Width*0.25 //时针长度

//得到当前时间
int h = DateTime.Now.Hour;
int m = DateTime.Now.Minute;
int s = DateTime.Now.Second;

//得到秒针顶点坐标
int sec_X = (int)(centerPoint.X + Math.Sin(6*Math.PI/180*s)*s_Len);
int sec_Y = (int)(centerPoint.Y - Math.Cos(6*Math.PI/180*s)*s_Len);
Point secPoint = new Point(sec_X,sec_Y);

//得到分针顶点坐标
int min_X = (int)(centerPoint.X + Math.Sin(6*Math.PI/180*m)*m_Len);
int min_Y = (int)(centerPoint.Y - Math.Cos(6*Math.PI/180*m)*m_Len);
Point minPoint = new Point(min_X,min_Y);

//得到时针顶点坐标
int hour_X = (int)(centerPoint.X + Math.Sin(h*30+m/2)*Math.PI/180*h_Len);
int hour_Y = (int)(centerPoint.Y - Math.Cos(h*30+m/2)*Math.PI/180*h_Len);
Point hourPoint = new Point(hour_X,hour_Y);

//以不同的颜色连接
myPen = new Pen(Color.Blue,1);
g.DrawLine(myPen,centerPoint,secPoint); //连接原点和秒针顶点
myPen = new Pen(Color.Green,2);
g.DrawLine(myPen,centerPoint,minPoint); //连接原点和分针顶点
myPen = new Pen(Color.Red,3);
g.DrawLine(myPen,centerPoint,hourPoint); //连接原点和时针顶点
g.Dispose(); //释放Graphics对象使用的所有资源

要画出一条直线，必须要得到这个直线的两个顶点坐标，在这个程序里，三根表针有一个共同的原点(表盘中心点),然后如何得到另外一个点就是我们接下来要做的工作了。

我们先来回顾一下三角函数的概念，sin值是 对边/斜边 得到，cos值是 邻边/斜边 得到,要求出这个点的坐标就是求出这个三角形的两条边，一条边的长度为X，另一条的长度为Y。现在我们已经知道的是斜边的长度，要求出这两条边，就要先知道弧度值。

我们先来考虑最长的秒针，它每一秒都会移动一个角度，这个角度我们可以计算出来：

360/60=6

得到6度，这不难理解，因为整个圆是360度，一般的时钟在相邻小时之间又有5个刻度，所以一共是12*5=60个刻度，然后用360/60=6得到秒针一秒走6度，在程序里必须要将角度转化成弧度才能进行sin运算，所以还要乘以 PI/180(PI为圆周率)。

有了这个弧度值，我们就可以得到每一秒秒针的顶点坐标了(以在第一区间考虑)：

sec_X = centerPoint.X + sin(6*PI/180)*当前秒钟值*s_Len
sce_Y = centerPoint.Y - cos(6*PI/180)*当前秒钟值*s_Len

接下来处理时针，因为我们这只是个很简单的模拟，所以就不需要对细节作过多的处理，就让它每过一分钟就跳到下一个刻度，这样求时针的顶点坐标和求秒针的就是一样的算法：

min_X = centerPoint.X + sin(6*PI/180)*当前分钟值*m_Len
min_Y = centerPoint.Y - cos(6*PI/180)*当前分钟值*m_Len

时针的处理方式要不同，因为时针的取值只有12个数字，而分钟和秒针都有60个数字，如果以之前的方式处理时针，效果就是时针到点的那一瞬间它一下子转30度，当然不会有这样效果的时钟。那么我们该如何处理这个棘手的时针呢？

假如现在是06:45:30，在整6点时它的度数是30*6,整7点是30*7，为了不至于将改变全在最后刻发生，我们加入时针值来参与计算,这样当前时间就是h*30+m/2,m为60时 m/2=30 ,也就是 m/2这个值在0--30之间，当角度变化为30度时，就指到了下一个整点。

这样我们得到了时针的算法：

hour_X = centerPoint.X + sin((h*30+m/2)*PI/180)*h_Len
hour_Y = centerPoint.Y - cos((h*30+m/2)*PI/180)*h_Len

最关键的代码处理了，剩下的工作就简单了，我们在程序里加入一个标签lblTime,来显示当前时间：

string TimeInString = "";
int hour = DateTime.Now.Hour;
int min = DateTime.Now.Minute;
int sec = DateTime.Now.Second;
TimeInString = (hour<10)? "0"+hour.ToString():hour.ToString();
TimeInString += (min<10)? "0"+min.ToString():min.ToString();
TimeInString == (sec<10)? "0"+sec.ToString():sec.ToString();
lblTime.Text = TimeInString; 

程序最后运行效果: