藍光濾波的電腦科學研究所: C#

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2021年11月5日星期五

C# tabControl停駐於父容器

標題：如何將C#的tabControl停駐於父容器

副標題：如何將C#的控制項停駐於父容器

今天使用C#的tabControl時，發現視窗大小改變後，tabControl控制項將無法跟著改變(會出現空隙)。

怎麼辦呢，首先，去tabControl的控制項屬性，找到Dock的屬性後，把None的選項改成Fill(選中間的矩形區域)

選好後，該控制項就能隨著父容器或視窗大小改變了。

2020年3月6日星期五

[不專業評比]各主流程式語言效能比較

本篇將依據各主流程式語言執行的時間來比較效能差異

程式語言的速度僅供參考，效能往往取決於譯器而非語言本身

系統環境：

作業系統：Windows10，64位元
CPU：intel i7 9700

執行環境：

Java：cmd
JavaScript：Chrome
C++：Visual Studio 2019
C#：Visual Studio 2019
Python：Spider

================
比較：各語言的IO效能

程式碼：
JAVA

for (var i=0;i<10000;i++)System.out.print(1);

JavaScript

for (var i=0;i<10000;i++)console.log(1);

C++

for(int i=0;i<10000;i++) std::cout << 1;

for (int i = 0; i < 10000; i++) Console.Write(1);

Python

for i in range(10000):
print(1)

執行時間(單位：毫秒)

Java	130
JavaScript	73
C++	176
C++(最佳化)	129
C#	136
C#(最佳化)	132
Python	142

=================
比較：各語言的一維陣列/串列填充效能

程式碼：
JAVA

for (var i=0;i<1000000;i++)arr[i]=i;

JavaScript

for (var i=0;i<1000000;i++)arr[i]=i;

C++

for (int i = 0; i < 1000000; i++)
number[i]=i;

for (int i = 0; i < 1000000; i++) number[i]=i;

Python

for i in range(1000000):
list0[i]=i

執行時間(單位：毫秒)

Java	2
JavaScript	6
C++	2
C++(最佳化)	2
C#	4
C#(最佳化)	2
Python	98

=============================
比較：各語言的串列新增效能

程式碼：
JAVA

for (int i = 0; i < 1000000; i++) st.push(i);

JavaScript

for (var i=0;i<10000000;i++)list.push(i);

C++

for (int i = 0; i < 1000000; i++)
mystack.push(i);

for (int i = 0; i < 1000000; i++) myStack.Push(i);

Python

for i in range(1000000):
list0.append(i)

執行時間(單位：毫秒)

Java	20
JavaScript	135
C++	690
C++(最佳化)	12
C#	59
C#(最佳化)	59
Python	94

========================
比較：各語言的遞迴效能(使用費氏數列)

程式碼：
JAVA

public static long fib(int n){
if(n==1)
return 1;
else if (n==2)
return 1;
else
return fib(n-1)+fib(n-2);
}
fib(40);

JavaScript

function fib(n){
if (n == 1)
return 1;
else if (n == 2)
return 1;
else
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
fib(40);

C++

static long fib(int n) {
if (n == 1)
return 1;
else if (n == 2)
return 1;
else
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
std::cout<<fib(40);

static long fib(int n)
{
if (n == 1)
return 1;
else if (n == 2)
return 1;
else
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
}
fib(40);

Python

def fib(n):
if n == 1:
return 1
elif n == 2:
return 1
else:
return fib(n - 1) + fib(n - 2);
fib(40)

執行時間(單位：毫秒)

Java	224
JavaScript	632
C++	2527
C++(最佳化)	251
C#	2035
C#(最佳化)	343
Python	17947

================
比較：各語言大型二維陣列效能

程式碼(灰色字不列入計時)：
JAVA

int arr[][];
arr = new int[10000][10000];
for(int i = 0; i < arr.length; i++)
for(int j = 0; j < arr[i].length; j++)
arr[i][j] = 0;
for(int i = 0; i < arr.length; i++)
for(int j = 0; j < arr[i].length; j++)
arr[i][j] = 255-arr[i][j];

JavaScript

var tArray = new Array();
for (var k = 0; k < 10000; k++) {
tArray[k] = new Array();
for (var j = 0; j < 10000; j++) {
tArray[k][j] = 0;
}
}
var y=0,x=0;
for (y = 0; y < 10000; y++) {
for (x = 0; x < 10000; x++) {
tArray[y][x] = 255 - tArray[y][x];
}
}

C++

unsigned char** fp = new unsigned char* [10000];
int x = 0, y = 0;
for (int j = 0; j < 10000; j++)
fp[j] = new unsigned char [10000];
for (y = 0; y < 10000; y++)
{
for (x = 0; x < 10000; x ++)
{
fp[y][x] = 255 - fp[y][x];
}
}

int[,] number = new int[10000, 10000];
int y = 0, x = 0;
for (y = 0; y < 10000; y++) for (x = 0; x < 10000; x++) number[y,x] = 0;
for (y = 0; y < 10000; y++)
{
for (x = 0; x < 10000; x++)
{
number[y,x] = 255 - number[y,x];
}
}

Python

score=[[0]*10000 for i in range(10000)]
for i in range(10000):
for j in range(10000):
score[i][j]=0
for i in range(10000):
for j in range(10000):
score[i][j]=255-score[i][j]

執行時間(單位：毫秒)

Java	52
JavaScript	194
C++	185
C++(最佳化)	45
C#	437
C#(最佳化)	171
Python	13908

=======================
整體上來說，在各個方面每個語言各有優劣

但依我個人排序的順序比為：

C++(最佳化)
Java
C#(最佳化)
JavaScript
Python

不過就如開頭紅字所說，程式語言不應用來直接比較速度，如果想要更優的效能，編寫出更好的演算法帶來的速度效益往往超過更換語言的速度效益。

對此篇有興趣的歡迎指教，希望以後可以出更多IT相關文章

2019年6月23日星期日

C#呼叫C++進行影像處理

當使用C#進行影像處理的時候，如果遇上了需要大量運算的部分，C#可能不太夠力(C#的指標運算受到了限制而且在運算過程中做了很多邊界檢查)，這時可以考慮呼叫C++的函式處理這些影像。

在開始之前可以先參考這篇文章：
https://corettainformation.blogspot.com/2019/06/cc.html

我們以C# Window Forms App作為範例。

我們拉一個Panel(裝PictureBox用的容器)進表單中，然後讓它填滿整個表單。

然後拉一個PictureBox(圖片)，讓它填滿表單，樣式設定為Zoom(這樣就可以等比例縮放影像)

接著拉一個MenuStrip(選單)進表單中，設定兩組選項("載入影像"和"處理")

最後拉一個openFileDialog(開啟檔案用的對話方塊)進表單中。

這樣子需要的元件已經都佈置好了。

然後在表單的程式碼中新增一個Bitmap(點陣圖)

回到表單設計頁面，將"載入影像"點兩下，再次進入程式碼編輯器中。

鍵入以下程式碼

private void 載入影像ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)
{
openFileDialog1.Filter = "圖片檔 (*.png;*.jpg;*.bmp;*.gif;*.tif)|*.png;*.jpg;*.bmp;*.gif;*.tif";
if (openFileDialog1.ShowDialog() == DialogResult.OK)
{
bitmap = new Bitmap(openFileDialog1.FileName);//將選擇的影像載入至bitmap中
pictureBox1.Image = bitmap;//將bitmap顯示在pictureBox中
}
}

解說：
openFileDialog1.Filter可限制檔案的類型，我們選png、jpg、bmp、gif、tif這五種。
使用openFileDialog1.ShowDialog()可開啟瀏覽檔案的對話方塊，當DialogResult.OK(開啟成功)時會將檔案路徑(openFileDialog1.FileName)傳給Bitmap產生新的點陣物件，我們將這個點陣影像指派給bitmap，最後設定PictureBox的影像為這個點陣圖。

接著測試程式是否能正常執行，執行程式後，按下載入影像/選擇要瀏覽的圖片/按下開啟舊檔。

如果能正常顯示影像，代表到目前為只是成功的，可以繼續做下去。

回到表單設計頁面，點兩下"處理"，進入程式碼編輯器中。

接著鍵入以下程式碼。
註：必須在標頭引入 using System.Drawing.Imaging;

Bitmap MyNewBmp = bitmap;
Rectangle MyRec = new Rectangle(0, 0, MyNewBmp.Width, MyNewBmp.Height);
BitmapData MyBmpData = MyNewBmp.LockBits(MyRec, ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format32bppArgb);
unsafe
{
//empty
}
MyNewBmp.UnlockBits(MyBmpData);
pictureBox1.Image = MyNewBmp;

解說：
Rectangle可以是一種矩形範圍，此範例為(0,0)的座標到(總寬度，總高度)的矩形範圍(意即選取了整張影像)
BitmapData 是像素資料。
LockBits可將點陣影像鎖定在系統記憶體內，可提高處理效能(但是最後務必使用UnlockBits來解鎖)。
在MyNewBmp.LockBits的參數中第一個放入MyRec(剛剛的矩形範圍)，第二個是數字3(ImageLockMode是列舉，其中的ReadWrite是列舉值3，代表這個BitmapData可以讀取也可以寫入)，第三個參數是PixelFormat的列舉值，Format32bppArgb代表32位元的影像格式(包含Alpha、R、G、B的色彩通道)。
unsafe是C#要使用非安全性代碼時必須使用的關鍵字，此部分先空著，等一下會在這個括號裡加東西。
UnlockBits是用來解鎖LockBits鎖住的記憶體，這是必要的東做，不做的話有可能會出現難以預期的錯誤。
最後將MyMyNewBmp顯示在pictureBox上

註：如果無法使用unsafe的話，請對專案按右鍵/屬性，點選建置/勾選允許不安全的程式碼。

接著我們開始製作C++函式來給C#調用。

對方案按下右鍵/加入/新增專案

嘗試尋找一個C++的CLR類別庫專案。
註：如果找不到的話請見下一張圖。

如果沒有找到的話就必須先安裝CLI的套件。

新增完成後，進入C++的程式碼編輯器中。

接著在類別中新增以下函式：

public:
void inline colorTo255(unsigned char* ptr, int width, int height, int channel)
{
unsigned char** fp = new unsigned char* [height];
int Stride = width * channel, x = 0, y = 0;
for (int j = 0; j < height; j++)
fp[j] = ptr + (Stride * j);
for (y = 0; y < height; y++)
{
for (x = 0; x < Stride; x += channel)
{
fp[y][x] = 255 - fp[y][x];
fp[y][x + 1] = 255 - fp[y][x + 1];
fp[y][x + 2] = 255 - fp[y][x + 2];
}
}
delete[] fp;
}

解說：
我們會在稍後引入點陣圖第0個像素的指標(ptr)，其他參數包括width(影像寬度)、height(影像高度)、channel(通道數，有ARGB四種，所以此範例中的值應為四)
Stride是指掃描寬度(影像的每一列有多少位元組)，x、y為等一下會用到的座標。
在 for (int j = 0; j < height; j++)fp[j] = ptr + (Stride * j); 中，我們將fp設定為影像中每一列開頭的指標位置的指標。
在外層迴圈，為逐列掃描，一個影像有幾列高度(height)就有多高。
在內層迴圈，為逐行掃描，每次增加4個位元組。
fp[y][x] = 255 - fp[y][x]; 將影像中的(x,y)座標的B值反轉。
fp[y][x + 1] = 255 - fp[y][x + 1];將影像中的(x,y)座標的G值反轉。
fp[y][x + 2] = 255 - fp[y][x + 2];將影像中的(x,y)座標的R值反轉。
註：在這裡，色彩空間的排列方式為BGRA(意即fp[y][x + 3]會是Alpha值)
結束後，使用 delete[] fp; 刪除不再需要用到的fp

然後我們對這個C++專案按右鍵/建置。

接著對C#專案按右鍵/加入/參考。

選擇剛剛建立的C++專案，按下確定。

加入完參考後就可以讓C#呼叫剛剛建立的類別了，我們回到C#的程式碼編輯器中，在表頭加入剛剛的名稱空間，並新增C++物件。

using ClassLibrary2;

註：意思就是引入剛剛在C++程式碼中出現的「namespace ClassLibrary2」

接著回到處理影像的那部分(unsafe那裡)，輸入以下程式碼：

private void 處理ToolStripMenuItem_Click(object sender, EventArgs e)
{
Bitmap MyNewBmp = bitmap;
Rectangle MyRec = new Rectangle(0, 0, MyNewBmp.Width, MyNewBmp.Height);
BitmapData MyBmpData = MyNewBmp.LockBits(MyRec, ImageLockMode.ReadWrite, PixelFormat.Format32bppArgb);
unsafe
{
C.colorTo255((byte*)MyBmpData.Scan0, MyNewBmp.Width, MyNewBmp.Height, 4);
}
MyNewBmp.UnlockBits(MyBmpData);
pictureBox1.Image = MyNewBmp;
}

解說：
colorTo255是剛剛建立的C++函式，MyBmpData.Scan0是MyBmpData的第0個像素(我們將它轉換成byte*)，MyNewBmp.Width是影像寬度，MyNewBmp.Height是影像高度，4是指通道數(包含ARGB四個通道)。

最後可以來測試程式是否正確了，我們按照剛剛的步驟執行程式，試著載入圖片。

然後按下選單中的處理。