uni/ws2019/ipi/uebungen/mandelbrot.cc

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <string>

// Datentyp Complex in der Datei canvas.hh
#include "canvas.hh"

// Summiert zwei komplexe Zahlen z und c und schreibt das Ergebnis in z
void add_complex(Complex& z, Complex& c) {
    z.real += c.real;
    z.imag += c.imag;
}

// Multipliziert zwei komplexe Zahlen z und c und schreibt das Ergebnis in z
void multiply_complex(Complex& z, Complex& c) {
    double re = z.real*c.real - z.imag*c.imag;
    double im = z.real*c.imag + z.imag*c.real;
    z.real = re;
    z.imag = im;
}

// Betrag einer komplexen Zahl
double betrag(Complex z)
{
    return std::sqrt(std::pow(z.real, 2) + std::pow(z.imag, 2));
}

// Generiert die Mandelbrot Menge und speichert sie in canvas mit threshold als Entfernung, ab dem
// ein Punkt ,,entkommt'', mit maxIt als maximale Anzahl an Iterationen, die für
// die Folge durchgeführt werden soll. Wird als PGM Bild unter filename gespeichert
void mandelbrot(Canvas& canvas, double threshold, int maxIt, std::string filename) {
    for (int i = 0; i < canvas.vertPixels(); i++) {
        for (int j = 0; j < canvas.horPixels(); j++) {
            Complex c = canvas.coord(i, j);
            Complex z;
            z.real = 0;
            z.imag = 0;
            int neededIterations = -1;
            for (int k = 1; k <= maxIt; k++) {
                multiply_complex(z, z);
                add_complex(z, c);
                if (betrag(z) > threshold) {
                    neededIterations = k;
                    break;
                }
            }
            if (neededIterations == -1) {
                canvas.writePixel(i, j, 0);
            } else {
                canvas.writePixel(i, j, std::log(neededIterations)*100);
            }
        }
    }
    canvas.write(filename);
}

int main()
{
    Canvas canvas = Canvas(-1, 0, 4, 3, 4000, 3000);
    mandelbrot(canvas, 1000, 10000, "mandelbrot.pgm");
}