虚拟植物生长研究如何利用计算机模拟植物的生长发育过程,随着计算机软硬件技术的飞速发展,它已成为计算机领域的一个研究热点,且在农业、教育、园艺、商业和娱乐等领域得到广泛的应用。L系统是虚拟植物生长和分形图形研究中非常经典的模型和方法。本文着重研究了L系统的基本算法,实现了一个可扩展性的、上下文相关的、带参数的随机L系统ParaLSys。并通过对比ParaLSys和开源软件LParser的模拟能力,验证了ParaLSys的实用性。本文第1章介绍了项目的研究背景和相关领域的国内外研究现状。根据L系统的建模方式,将其分为确定性L系统、随机L系统、上下文相关L系统和参数L系统。本文第2章分别对这几类L系统进行详细的介绍。第3章介绍了ParaLSys的设计和实现。它基于Qt和OpenGL,集成了一套自定义的L系统描述语言,由五个功能模块组成:文本编辑模块、器官模型处理模块、字母含义设置模块、状态演化模块和图形显示模块。算法层面,本文提出了一种基于二叉树的L系统并行重写算法。实验表明,和采用线性数组实现的L-系统相比,新系统在生长模拟环节时空效率更高。第4章对比了ParaLSys和LParser。研究了LParser系统和ParaLSys系统的数据互通机制,算法实现的关键在于将LParser中的龟行指令、几何参数变化指令等翻译成ParaLSys的描述语言。实例表明,ParaLSys能模拟LParser的绝大部分功能,鉴于LParser系统在很多领域已获得重要的应用,我们期望ParaLSys系统也能应用到相同的领域。第5章总结全文,并就未来工作给出展望。