使用C语言二维数组在终端打印圆形却显示为椭圆的问题排查

问题描述 #

尝试用公式 x = r * sin(angle) 和 y = r * cos(angle) 在终端打印圆形，但输出呈现为椭圆，字符图形如下：

##########                                                                                     
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     ##########                                                                                     
          #

对应的代码如下：

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
    float angle = 0;
    float sinAngle, cosAngle;

    int r = 10;
    int origin = 50;

    static char plane[100][100];
    memset(plane, ' ', sizeof(plane));
    
    for (float counter = 0; counter < 360; counter++ && angle++)
    {
        sinAngle = sin(angle);
        cosAngle = cos(angle);

        int x = (r * sinAngle) + 10;
        int y = (r * cosAngle) + 90;
    
        plane[y][x] = '#';
    }
        
    for (int counter_1 = 0; counter_1 < 100; counter_1++)
    {
        for (int counter_2 = 0; counter_2 <100; counter_2++)
        {
            printf("%c", plane[counter_1][counter_2]);
        }

        printf("\n");
    }
    
    return 0;
}

错误点及修正方案 #

1. 三角函数的角度单位错误 #

C语言标准库的sin()和cos()函数接收的是弧度值，但代码里直接传入了角度值（0到360），这会导致坐标计算完全偏离预期。
修正方法：将角度转换为弧度，公式为 弧度 = 角度 * π / 180，代码调整为：

sinAngle = sin(angle * M_PI / 180.0f);
cosAngle = cos(angle * M_PI / 180.0f);

如果编译时M_PI未定义，可以手动添加：#define M_PI 3.14159265358979323846。

2. 终端字符宽高比导致图形拉伸 #

终端中每个字符的高度通常是宽度的2倍左右（常见1:2比例），垂直方向（对应终端行的y轴）的坐标会被自然拉长，圆形因此变成椭圆。
修正方法：对y方向的坐标进行缩放，抵消终端的宽高比，比如乘以0.5：

int y = (r * cosAngle * 0.5f) + 90;

可根据自己终端的实际比例调整系数（0.4~0.6区间均可）。

3. 循环逻辑冗余且存在问题 #

代码里的counter++ && angle++写法逻辑冗余，counter变量完全多余，直接简化循环：

for (angle = 0; angle < 360; angle++)

既清晰又避免逻辑错误。

4. 坐标偏移不合理且origin变量未使用 #

代码定义了origin = 50但未利用，当前x偏移10、y偏移90会让图形靠近终端右下角。若想让圆形居中，可调整偏移值：

int x = (r * sinAngle) + origin;
int y = (r * cosAngle * 0.5f) + origin;

修正后的示例代码 #

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <string.h>

#define M_PI 3.14159265358979323846

int main(void)
{
    float angle = 0;
    float sinAngle, cosAngle;

    int r = 10;
    int origin = 50;

    static char plane[100][100];
    memset(plane, ' ', sizeof(plane));
    
    for (angle = 0; angle < 360; angle++)
    {
        sinAngle = sin(angle * M_PI / 180.0f);
        cosAngle = cos(angle * M_PI / 180.0f);

        int x = (r * sinAngle) + origin;
        int y = (r * cosAngle * 0.5f) + origin;
    
        plane[y][x] = '#';
    }
        
    for (int counter_1 = 0; counter_1 < 100; counter_1++)
    {
        for (int counter_2 = 0; counter_2 <100; counter_2++)
        {
            printf("%c", plane[counter_1][counter_2]);
        }
        printf("\n");
    }
    
    return 0;
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Abdelrahman Tawfik