浅谈用C#语言的winform开发工具实现π值的计算

张浩然

摘要：C#语言是微软公司研发的最新语言，是一种面向对象的、运行于.NET Framework之上的高级程序设计语言。本文旨在介绍利用基于C#编程语言的winform开发工具，实现用概率法计算π的演示系统。本系统由GDI技术、计算机图形学、概率算法作为实现原理，由winform工具显示其演示过程，同时本地配置.Net Fromwork框架环境保证系统正常运行。

关键词：C# winform 概率法

中图分类号：TP312 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）09-0192-01

C#语言是微软公司研发的最新语言，其优势特点明显，借助此语言的优势，由winform工具显示其演示过程，实现用概率法计算π的演示系统。

1 系统要求

1.1 系统综合要求

本系统要求是一个设计合理、实现方便的利用随机性算法计算π的程序，特别是需要注意程序的表现形式，要合理、明了、简单，有说服力。在此基础上可以提供利用随机性算法计算一些常见函数图形的计算定积分近似值辅助程序。

1.2 系统界面要求

界面是用户接触系统的第一个环节，是人机交互的枢纽，界面的设计是否合理关系到整个系统的用户体验，所以界面设计是重中之重，本系统要求界面必须简洁明了，易操作，方便用户使用，重要的输入框和结果显示必须放在明显的地方，使用户可以一眼看到，尽可能的提高用户体验程度。

2 系统结构设计

系统为满足功能需求，设计了四个功能窗体界面，主窗体界面功能为计算π的近似值：由用户在输入框内输入投放的点的数量，点击“计算π”按钮，空白区域会自动开始演示随机点的降落过程，可以清晰的显示出随机点的降落位置，然后再右下角显示出计算结果。在该窗体中还设置了三个跳转按钮：“计算sin”、“计算cos”、“计算半立方抛物线”，用来跳转到相应的功能界面。

3 开发工具简介

3.1 Visual Studio 2010

Visual Studio是微软公司推出的在Windows平台应用程序d的开发环境，是一个非常庞大的软件，甚至包含代码测试功能，而且由于其强大的编码辅助功能，还被广大程序员称为“宇宙第一IDE”。

3.2 C#

C#的问世是来源于C和C++，不仅保持着 C++的高运行效率还提供了VB简单的可视化操作。C#让编写各种基于MICROSOFT .NET平台的应用程序变得简单快捷。

3.3 Winform

Winform具备功能强大、操作方便、使用安全、控件灵活、数据管理等特点，能够设计窗体和可视控件，还可以在浏览器中运行的不可信控件和用户硬盘上安装的完全可信的应用程序，开发人员可以定义自己有特色的新的控件，方便的数据显示和操作。

4 主要界面设计

（1）计算π界面实现：用户在“测试总点数n”后面的输入框内输入要投放的点数，左边标有取值范围，需要用户按范围输入。（2）利用sin、cos函数图像、半立方抛物线求阴影面积界面实现：由用户按上方的取值范围输入起点和终点，点击“开始计算按钮”后，系统开始计算，计算结果会显示在界面的右下角处。

5 主要功能设计

5.1 计算π功能实现

当系统开始计算时，界面会实时更新落点的位置，但是有一个难题，就是无法让一个像素点改变颜色，所有我采取了另一种方法，就是画线！假设投放的随机点的坐标为（x，y），则由该点当做起点，将（x+1，y+1）当做终点，两点之间画直线，这样既可以达到想要的效果，而且由于这条线1个像素的长度，所以并不影响视觉效果；当计算结束后，结果会显示在右下角处。

5.2 利用sin、cos函数图像、半立方抛物线求阴影面积功能实现

统开始计算时，界面会实时更新落点的位置，使用户可以更直观的看到这个过程，当计束后，结果会显示在右下角处。

6 测试结果与数据分析

在系统的各项的开发环节都陆续完成之后，为了测试系统运行的准确性，进行了大量的数据测试，并得到了一些测试结果。

6.1 概率法计算π的近似值的测试结果（见表1）

π的取值大概在3.1415～3.1416之间，通过测试得到的结果可以看出，当投放的点足够多时，此系统计算π的近似值得出的结果还是比较接近真实值的。

6.2 测试计算sin函数定积分的近似值

测试的函数表达式为：f（x）=sin（x/180 * π） * 100，投放的点数为5000点，可以看出，此系统经过计算所得出的近似值与实际值还是有一定的误差的，但是误差在10以内，是可以接受的。

6.3 测试计算定积分的近似值

测试的函数表达式为：f（x） = cos（ x/180 * π） * 100），投放的点数为5000点，可以看出，此系统经过计算所得出的近似值与实际值还是有一定的误差的，但是误差也比较小，同样可以接受。

参考文献

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[2]许卓群.数据结构与算法[M].北京：高等教育出版社，2005.

[3]叶其孝.大学生数学建模竞赛辅导教材（一）[M].长沙：湖南教育出版社，1993.

[4]赵静.数学建模与数学实验[M].北京：高等教育出版社，2000.