lehrkraefte:snr:informatik:rgbwuerfel-und-sierpinski-farbig

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lehrkraefte:snr:informatik:rgbwuerfel-und-sierpinski-farbig [2022/03/09 09:46] – [Code 2: Auf dem Weg zum rekursiv programmierten Sierpinski-Dreieck (Einführung in Rekursion)] Olaf Schnürerlehrkraefte:snr:informatik:rgbwuerfel-und-sierpinski-farbig [2022/03/27 18:44] (current) – [Einige Lösungsvorschläge] Olaf Schnürer
Line 1: Line 1:
 +~~NOTOC~~
 +
 +====== Mit Python Bild-Dateien erzeugen: RGB-Würfel (als ppm) und farbiges Sierpinski-Dreieck (als SVG) ======
 +
 +Ziel heute: Die folgenden Grafiken mit Tigerjython erstellen!
 +
 +===== RGB-Farbwürfel =====
 +
 +{{ :lehrkraefte:snr:informatik:rgb-color-cube.ppm.txt |ppm-Datei für RGB-Farbwürfel als .txt}} (Da ich hier im dokuwiki keine SVG-Dateien hochladen konnte.)
 +
 +und hier als png:
 +
 +{{:lehrkraefte:snr:informatik:rgb-color-cube.png?800|}}
 +
 +===== RGB-Farb-Sierpinski-Dreieck =====
 +
 +((Weiss ist hier und im nächsten Dreieck nicht genau im Schwerpunkt des 2-Simplex, damit relativ komplizierte Umrechnungen nicht zusätzliche Schwierigkeiten bereiten.))
 +
 +{{ :lehrkraefte:snr:informatik:sierpinski-fuer-dokuwiki.svg.txt | SVG-Datei für RGB-Farb-Sierpinski-Dreieck als .txt}}
 +
 +und hier als png:
 +
 +{{:lehrkraefte:snr:informatik:sierpinski-fuer-dokuwiki.png?800|}}
 +
 +===== RGB-Farbdreieck =====
 +
 +{{ :lehrkraefte:snr:informatik:sierpinski-farbdreieck-ausgefuellt-fuer-dokuwiki.svg.txt |SVG-Datei für RGB-Farbdreick als .txt}}
 +
 +und hier als png...
 +
 +{{:lehrkraefte:snr:informatik:sierpinski-farbdreieck-ausgefuellt-fuer-dokuwiki.png?800|}}
 +
 +====== Vorlagen für die Lektion ======
 +
 +==== Code 1: Vorlage für RGB-Farbwürfel ====
 +
 +<code python>
 +from gpanel import *
 +
 +makeGPanel(Size(382, 382))
 +window(-127, 255, -127, 255)
 +
 +# Code zu ergänzen: Male Farbwürfel Pixel für Pixel
 +
 +# auf Schulcomputer funktioniert:
 +ausgabe = open("C:\\Users\\kleingeschreibenerVorname.kleingeschriebenerNachname\\RGB-farbwuerfel.ppm", "w")
 +
 +# unter Linux (und vermutlich auch macOS) funktioniert z.B. 
 +# ausgabe = open("RGB-color-cube.ppm", "w")
 +
 +ausgabe.write("P3\n")
 +ausgabe.write("383 383\n")
 +ausgabe.write("255\n")
 +
 +# Code zu ergänzen: Speichere weiter oben Farbinformation in Liste und schreibe sie nun hier in die ppm-Datei.
 +
 +ausgabe.close()
 +
 +delay(2000)
 +dispose()
 +</code>
 +
 +==== Code 2: Vorlage: Auf dem Weg zum rekursiv programmierten Sierpinski-Dreieck (Einführung in Rekursion) ====
 +
 +<code python>
 +from gpanel import *
 +
 +def dreieck_4(x1, y1, x2, y2, x3, y3):
 +    fillTriangle(x1, y1, x2, y2, x3, y3)
 +
 +def dreieck_3(x1, y1, x2, y2, x3, y3):
 +  
 +    print("Code zu ergänzen!")  
 +    # Code zu ergänzen
 +
 +def dreieck_2(x1, y1, x2, y2, x3, y3):
 +
 +    print("Code zu ergänzen!")  
 +    # Code zu ergänzen
 +
 +def dreieck_1(x1, y1, x2, y2, x3, y3):
 +
 +    print("Code zu ergänzen!")  
 +    # Code zu ergänzen
 +
 +makeGPanel(Size(255, 222))
 +window(0, 255, 0, 222)
 +
 +Px, Py = 0, 0
 +Qx, Qy = 255, 0
 +Rx, Ry = 128, 222
 +
 +dreieck_4(Px, Py, Qx, Qy, Rx, Ry)
 +
 +delay(2000)
 +dispose()
 +</code>
 +
 +
 +==== Code 3: Vorlage für RGB-Farbdreieck bzw. zuerst RGB-Farbrechteck ====
 +
 +<code python>
 +from gpanel import *
 +
 +def berechneRGB(x, y):
 +    
 +    # Code zu ergaenzen: RGB-Farbwerte zu gegebener Position (x,y)
 +    
 +    return int(rot), int(blau), int(gruen)
 +
 +    
 +makeGPanel(Size(255, 222))
 +window(0, 255, 0, 222)
 +
 +# Code zu ergaenzen: Male RGB-Farbrechteck
 +
 +#delay(1000)
 +#setColor("black")
 +#triangle(0, 0, 255, 0, 128, 222)
 +
 +#delay(1000)
 +#setColor("white")
 +#fillTriangle(0, 0, 128, 222, 0, 222)
 +#fillTriangle(256, 0, 256, 222, 128, 222)
 +
 +delay(2000)
 +dispose()
 +</code>
 +
 +==== Einfache SVG-Beispieldatei ====
 +
 +<code html>
 +<svg height='222' width='255'>
 +<rect width='100%' height='100%' fill='#ffffff'/>
 +<polyline points='0, 222 127.5, 222.0 64.0, 111.0 0, 222 ' style='fill:#ff0000'/>
 +<polyline points='127.5, 222.0 255, 222 191.5, 111.0 127.5, 222.0 ' style='fill:#0000ff'/>
 +<polyline points='64.0, 111.0 191.5, 111.0 128, 0 64.0, 111.0 ' style='fill:#00ff00'/>
 +</svg>
 +</code>
 +
 +
 +==== Code 4: Vorlage für farbiges Sierpinski-Dreieck samt SVG-Ausgabe ====
 +
 +<code python>
 +from gpanel import *
 +
 +MAX_TIEFE = 3
 +# Tiefe 12 schafft Inkscape noch mit Mühe, ab 13 weigert es sich
 +# Tiefe 8 für dokuwiki svg
 +
 +def berechneRGB(x, y):
 +    # Farbverteilung auf Dreieck nicht ideal, aber gut genug.
 +    rot = (255 - y) / 255 * (255 - x)
 +    gruen = (255 - y) / 255 * x
 +    blau = y
 +    maximum = max(rot, blau, gruen)
 +    rot = rot / maximum * 255
 +    blau = blau / maximum * 255
 +    gruen = gruen / maximum * 255
 +    
 +    return int(rot), int(blau), int(gruen)
 +            
 +def sierpinskiDreieck(x1, y1, x2, y2, x3, y3, tiefe):
 +    if tiefe == MAX_TIEFE:    
 +
 +        # Code zu ergänzen: Auswahl der richtigen Farbe.    
 +        
 +        fillTriangle(x1, y1, x2, y2, x3, y3)
 +        
 +        # Code zu ergänzen: Ausgabe des Dreiecks in SVG-Datei
 +        
 +    else:
 +        a12 = (x1 + x2) / 2
 +        b12 = (y1 + y2) / 2
 +        a13 = (x1 + x3) / 2
 +        b13 = (y1 + y3) / 2
 +        a23 = (x2 + x3) / 2
 +        b23 = (y2 + y3) / 2
 +    
 +        sierpinskiDreieck(x1, y1, a12, b12, a13, b13, tiefe + 1)
 +        sierpinskiDreieck(a12, b12, x2, y2, a23, b23, tiefe + 1)
 +        sierpinskiDreieck(a13, b13, a23, b23, x3, y3, tiefe + 1)
 +        # Folgende Zeile auskommentieren, wenn man das gesamte Farbdreieck möchte.
 +        # sierpinskiDreieck(a12, b12, a23, b23, a13, b13, tiefe + 1)
 +
 +makeGPanel(Size(255, 222))
 +window(0, 255, 0, 222)
 +
 +Px, Py = 0, 0
 +Qx, Qy = 255, 0
 +Rx, Ry = 128, 222
 +
 +# auf Schulcomputern mit Windows funktioniert:
 +ausgabe = open("C:\\Users\\kleingeschreibenerVorname.kleingeschriebenerNachname\\sierpinski.svg", "w")
 +
 +# Unter Linux (und wohl auch macOS):
 +# ausgabe = open("sierpinski.svg", "w")
 +
 +ausgabe.write("<svg height='222' width='255'>\n")
 +ausgabe.write("<rect width='100%' height='100%' fill='#ffffff'/>\n")
 +
 +sierpinskiDreieck(Px, Py, Qx, Qy, Rx, Ry, 0)
 +
 +ausgabe.write("</svg>\n")
 +ausgabe.close()
 +
 +print("Fertig mit SVG!")
 +
 +delay(2000)
 +dispose()
 +</code>
 +
 +====== Einige Lösungsvorschläge ======
 +<hidden Farbwürfel, Ausgabe auch als ppm-Datei>
 +<code python>
 +from gpanel import *
 +
 +makeGPanel(Size(382, 382))
 +window(-127, 255, -127, 255)
 +
 +rgbWert = [[[255, 255, 255] for y in range(256 + 127)] for x in range(256 + 127)]
 +
 +for b in range(0, 256):
 +    for r in range(0, 256):
 +        for g in range(0, 256):
 +            if r == 255 or g == 255 or b == 255:
 +                farbe = makeColor(r, g, b)
 +                setColor(farbe)
 +                x = r - 0.5 * b
 +                y = g - 0.5 * b
 +                
 +                point(x, y)
 +                
 +                rgbWert[int(x) + 127][int(y) + 127] = [r, g, b]
 +
 +print("Schreibe ppm-Datei.")
 +
 +ausgabe = open("C:\\Users\\kleingeschreibenerVorname.kleingeschriebenerNachname\\RGB-farbwuerfel.ppm", "w")
 +# ausgabe = open("RGB-color-cube.ppm", "w")
 +ausgabe.write("P3\n")
 +ausgabe.write("383 383\n")
 +ausgabe.write("255\n")
 +
 +for y in range(255 + 127, -1, -1):
 +    for x in range(256 + 127):
 +        ausgabe.write(str(rgbWert[x][y][0]) + " "\
 +                    + str(rgbWert[x][y][1]) + " "\
 +                    + str(rgbWert[x][y][2]) + "\n")
 +
 +print("Fertig!")
 +ausgabe.close()
 +
 +delay(2000)
 +dispose()
 +</code>
 +</hidden>
 +
 +<hidden Sierpinski-Dreieck rekursiv>
 +<code python>
 +from gpanel import *
 +
 +# Bitte erhöhen, aber nicht viel grösser als 12 gehen.
 +MAX_TIEFE = 2
 +pausenZeit = 100
 +
 +def sierpinskiDreieck(x1, y1, x2, y2, x3, y3, tiefe):
 +    if tiefe == MAX_TIEFE:    
 +        fillTriangle(x1, y1, x2, y2, x3, y3)
 +        
 +        # Damit auch etwas gezeichnet wird, wenn die Dreiecke 
 +        # "zu klein" sind.
 +        if MAX_TIEFE > 7:
 +            point(int(x1), int(y1))
 +            
 +        delay(pausenZeit)
 +    else:
 +        a12 = (x1 + x2) / 2
 +        b12 = (y1 + y2) / 2
 +        a13 = (x1 + x3) / 2
 +        b13 = (y1 + y3) / 2
 +        a23 = (x2 + x3) / 2
 +        b23 = (y2 + y3) / 2
 +    
 +        sierpinskiDreieck(x1, y1, a12, b12, a13, b13, tiefe + 1)
 +        sierpinskiDreieck(a12, b12, x2, y2, a23, b23, tiefe + 1)
 +        sierpinskiDreieck(a13, b13, a23, b23, x3, y3, tiefe + 1)
 +
 +makeGPanel(Size(255, 222))
 +window(0, 255, 0, 222)
 +
 +Px, Py = 0, 0
 +Qx, Qy = 255, 0
 +Rx, Ry = 128, 222
 +
 +sierpinskiDreieck(Px, Py, Qx, Qy, Rx, Ry, 0)
 +
 +delay(2000)
 +dispose()
 +</code>
 +</hidden>
 +
 +<hidden Farbdreieck>
 +<code python>
 +from gpanel import *
 +
 +def berechneRGB(x, y):
 +    # Farbverteilung auf Dreieck nicht ideal, aber gut genug.
 +    rot = (255 - y) / 255 * (255 - x)
 +    gruen = (255 - y) / 255 * x
 +    blau = y
 + 
 +    maximum = max(rot, blau, gruen)
 +    rot = rot / maximum * 255
 +    blau = blau / maximum * 255
 +    gruen = gruen / maximum * 255
 +    
 +    return int(rot), int(blau), int(gruen)
 +
 +    
 +makeGPanel(Size(255, 222))
 +window(0, 255, 0, 222)
 +
 +for x in range(256):
 +    for y in range(222):
 +        r, g, b = berechneRGB(x, y)
 +        # print(r, g, b)
 +        farbe = makeColor(r, g, b)
 +        setColor(farbe)
 +        point(x, y)
 +
 +delay(1000)
 +setColor("black")
 +triangle(0, 0, 255, 0, 128, 222)
 +
 +delay(1000)
 +setColor("white")
 +fillTriangle(0, 0, 128, 222, 0, 222)
 +fillTriangle(256, 0, 256, 222, 128, 222)
 +
 +delay(5000)
 +dispose()
 +</code>
 +</hidden>
 +
 +<hidden Farbiges Sierpinski-Dreieck, Ausgabe auch als SVG-Datei; ACHTUNG, DAS GEHT EINFACHER MIT FORMATIERTER AUSGABE: %02x für hexadezimal mit führenden Nullen und mindestens zweistellig; STATT FUNKTION hexadezimalZweistellig>
 +<code python>
 +from gpanel import *
 +
 +MAX_TIEFE = 7
 +# Tiefe 12 schafft Inkscape noch mit Mühe, ab 13 weigert es sich
 +# Tiefe 8 für dokuwiki svg
 +
 +def berechneRGB(x, y):
 +    # Farbverteilung auf Dreieck nicht ideal, aber gut genug.
 +    rot = (255 - y) / 255 * (255 - x)
 +    gruen = (255 - y) / 255 * x
 +    blau = y
 +    maximum = max(rot, blau, gruen)
 +    rot = rot / maximum * 255
 +    blau = blau / maximum * 255
 +    gruen = gruen / maximum * 255
 +    
 +    return int(rot), int(blau), int(gruen)
 +
 +def hexadezimalZweistellig(zahl):
 +    s = hex(zahl)[2:]
 +    if len(s) < 2:
 +        s = "0" + s
 +    return s
 +            
 +def sierpinskiDreieck(x1, y1, x2, y2, x3, y3, tiefe):
 +    if tiefe == MAX_TIEFE:    
 +        r, g, b = berechneRGB((x1+x2+x3)/3, (y1+y2+y3)/3)
 +        farbe = makeColor(r, g, b)
 +        setColor(farbe)
 +        fillTriangle(x1, y1, x2, y2, x3, y3)
 +        
 +        # Damit auch etwas gezeichnet wird, wenn die Dreiecke 
 +        # "zu klein" sind.
 +        if MAX_TIEFE > 7:
 +            point(int(x1), int(y1))
 +        
 +        ausgabe.write("<polygon points='"\
 +            + str(x1) + ", " + str(222-y1) + " "\ 
 +            + str(x2) + ", " + str(222-y2) + " "\ 
 +            + str(x3) + ", " + str(222-y3) + " "\ 
 +            + " ' style='fill:#"\
 +            + hexadezimalZweistellig(r)
 +            + hexadezimalZweistellig(g)
 +            + hexadezimalZweistellig(b)
 +            + "'/>\n")
 +    else:
 +        a12 = (x1 + x2) / 2
 +        b12 = (y1 + y2) / 2
 +        a13 = (x1 + x3) / 2
 +        b13 = (y1 + y3) / 2
 +        a23 = (x2 + x3) / 2
 +        b23 = (y2 + y3) / 2
 +    
 +        sierpinskiDreieck(x1, y1, a12, b12, a13, b13, tiefe + 1)
 +        sierpinskiDreieck(a12, b12, x2, y2, a23, b23, tiefe + 1)
 +        sierpinskiDreieck(a13, b13, a23, b23, x3, y3, tiefe + 1)
 +        # Folgende Zeile auskommentieren, wenn man das gesamte Farbdreieck möchte.
 +        # sierpinskiDreieck(a12, b12, a23, b23, a13, b13, tiefe + 1)
 +
 +makeGPanel(Size(255, 222))
 +window(0, 255, 0, 222)
 +
 +Px, Py = 0, 0
 +Qx, Qy = 255, 0
 +Rx, Ry = 128, 222
 +
 +ausgabe = open("C:\\Users\\kleingeschreibenerVorname.kleingeschriebenerNachname\\sierpinski.svg", "w")
 +
 +# ausgabe = open("sierpinski.svg", "w")
 +# Wenn man auf Dateien in einem anderen Verzeichnis zugreifen will,
 +# muss man unter Windows den Pfad sinngemaess wie folgt angeben.
 +# ausgabe = open("C:\\Users\\Vorname.Nachname\\Downloads\\ausgabe.txt", "w")
 +
 +ausgabe.write("<svg height='222' width='255'>\n")
 +ausgabe.write("<rect width='100%' height='100%' fill='#ffffff'/>\n")
 +
 +sierpinskiDreieck(Px, Py, Qx, Qy, Rx, Ry, 0)
 +
 +ausgabe.write("</svg>\n")
 +ausgabe.close()
 +
 +print("Fertig mit SVG!")
 +
 +delay(2000)
 +dispose()
 +</code>
 +</hidden>
 +
 +
 +===== Link zur Kursseite =====
 +
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