Shamusworld >> Repos - architektonas/blob - src/base/ellipse.cpp

   1 // ellipse.cpp
   2 //
   3 // Part of the Architektonas Project
   4 // Originally part of QCad Community Edition by Andrew Mustun
   5 // Extensively rewritten and refactored by James L. Hammons
   6 // Portions copyright (C) 2001-2003 RibbonSoft
   7 // Copyright (C) 2010 Underground Software
   8 // See the README and GPLv2 files for licensing and warranty information
   9 //
  10 // JLH = James L. Hammons <jlhamm@acm.org>
  11 //
  12 // Who  When        What
  13 // ---  ----------  -----------------------------------------------------------
  14 // JLH  05/28/2010  Added this text. :-)
  15 //
  16
  17 #include "ellipse.h"
  18
  19 #include "drawing.h"
  20 #include "graphicview.h"
  21 #include "information.h"
  22 #include "linetypepattern.h"
  23 #include "paintinterface.h"
  24
  25 /**
  26  * Constructor.
  27  */
  28 Ellipse::Ellipse(EntityContainer * parent, const EllipseData & d):
  29         AtomicEntity(parent), data(d)
  30 {
  31         //calculateEndpoints();
  32         calculateBorders();
  33 }
  34
  35 /*virtual*/ Ellipse::~Ellipse()
  36 {
  37 }
  38
  39 /*virtual*/ Entity * Ellipse::clone()
  40 {
  41         Ellipse * e = new Ellipse(*this);
  42         e->initId();
  43         return e;
  44 }
  45
  46 /**     @return RS2::EntityEllipse */
  47 /*virtual*/ RS2::EntityType Ellipse::rtti() const
  48 {
  49         return RS2::EntityEllipse;
  50 }
  51
  52 /**
  53  * @return Start point of the entity.
  54  */
  55 /*virtual*/ Vector Ellipse::getStartpoint() const
  56 {
  57         Vector p;
  58         p.set(data.center.x + cos(data.angle1) * getMajorRadius(),
  59                 data.center.y + sin(data.angle1) * getMinorRadius());
  60         p.rotate(data.center, getAngle());
  61         return p;
  62 }
  63
  64 /**
  65  * @return End point of the entity.
  66  */
  67 /*virtual*/ Vector Ellipse::getEndpoint() const
  68 {
  69         Vector p;
  70         p.set(data.center.x + cos(data.angle2) * getMajorRadius(),
  71                 data.center.y + sin(data.angle2) * getMinorRadius());
  72         p.rotate(data.center, getAngle());
  73         return p;
  74 }
  75
  76 void Ellipse::moveStartpoint(const Vector & pos)
  77 {
  78         data.angle1 = getEllipseAngle(pos);
  79         //data.angle1 = data.center.angleTo(pos);
  80         //calculateEndpoints();
  81         calculateBorders();
  82 }
  83
  84 void Ellipse::moveEndpoint(const Vector & pos)
  85 {
  86         data.angle2 = getEllipseAngle(pos);
  87         //data.angle2 = data.center.angleTo(pos);
  88         //calculateEndpoints();
  89         calculateBorders();
  90 }
  91
  92 RS2::Ending Ellipse::getTrimPoint(const Vector & coord, const Vector & trimPoint)
  93 {
  94         double angEl = getEllipseAngle(trimPoint);
  95         double angM = getEllipseAngle(coord);
  96
  97         if (Math::getAngleDifference(angM, angEl) > M_PI)
  98                 //if (data.reversed) {
  99                 //      return RS2::EndingEnd;
 100                 //}
 101                 //else {
 102                 return RS2::EndingStart;
 103                 //}
 104         else
 105                 //if (data.reversed) {
 106                 //      return RS2::EndingStart;
 107                 //}
 108                 //else {
 109                 return RS2::EndingEnd;
 110                 //}
 111 }
 112
 113 double Ellipse::getEllipseAngle(const Vector & pos)
 114 {
 115         Vector m = pos;
 116         m.rotate(data.center, -data.majorP.angle());
 117         Vector v = m - data.center;
 118         v.scale(Vector(1.0, 1.0 / data.ratio));
 119         return v.angle();
 120 }
 121
 122 /** @return Copy of data that defines the ellipse. **/
 123 EllipseData Ellipse::getData()
 124 {
 125         return data;
 126 }
 127
 128 VectorSolutions Ellipse::getRefPoints()
 129 {
 130         VectorSolutions ret(getStartpoint(), getEndpoint(), data.center);
 131         return ret;
 132 }
 133
 134 /**
 135  * @retval true if the arc is reversed (clockwise),
 136  * @retval false otherwise
 137  */
 138 bool Ellipse::isReversed() const
 139 {
 140         return data.reversed;
 141 }
 142
 143 /** sets the reversed status. */
 144 void Ellipse::setReversed(bool r)
 145 {
 146         data.reversed = r;
 147 }
 148
 149 /** @return The rotation angle of this ellipse */
 150 double Ellipse::getAngle() const
 151 {
 152         return data.majorP.angle();
 153 }
 154
 155 /** @return The start angle of this arc */
 156 double Ellipse::getAngle1()
 157 {
 158         return data.angle1;
 159 }
 160
 161 /** Sets new start angle. */
 162 void Ellipse::setAngle1(double a1)
 163 {
 164         data.angle1 = a1;
 165 }
 166
 167 /** @return The end angle of this arc */
 168 double Ellipse::getAngle2()
 169 {
 170         return data.angle2;
 171 }
 172
 173 /** Sets new end angle. */
 174 void Ellipse::setAngle2(double a2)
 175 {
 176         data.angle2 = a2;
 177 }
 178
 179 /** @return The center point (x) of this arc */
 180 Vector Ellipse::getCenter()
 181 {
 182         return data.center;
 183 }
 184
 185 /** Sets new center. */
 186 void Ellipse::setCenter(const Vector & c)
 187 {
 188         data.center = c;
 189 }
 190
 191 /** @return The endpoint of the major axis (relative to center). */
 192 Vector Ellipse::getMajorP()
 193 {
 194         return data.majorP;
 195 }
 196
 197 /** Sets new major point (relative to center). */
 198 void Ellipse::setMajorP(const Vector & p)
 199 {
 200         data.majorP = p;
 201 }
 202
 203 /** @return The ratio of minor to major axis */
 204 double Ellipse::getRatio()
 205 {
 206         return data.ratio;
 207 }
 208
 209 /** Sets new ratio. */
 210 void Ellipse::setRatio(double r)
 211 {
 212         data.ratio = r;
 213 }
 214
 215 /**
 216  * @return Angle length in rad.
 217  */
 218 /*virtual*/ double Ellipse::getAngleLength() const
 219 {
 220         if (isReversed())
 221                 return data.angle1 - data.angle2;
 222         else
 223                 return data.angle2 - data.angle1;
 224 }
 225
 226 /** @return The major radius of this ellipse. Same as getRadius() */
 227 double Ellipse::getMajorRadius() const
 228 {
 229         return data.majorP.magnitude();
 230 }
 231
 232 /** @return The minor radius of this ellipse */
 233 double Ellipse::getMinorRadius() const
 234 {
 235         return data.majorP.magnitude() * data.ratio;
 236 }
 237
 238 /**
 239  * Recalculates the endpoints using the angles and the radius.
 240  */
 241 /*
 242    void Ellipse::calculateEndpoints() {
 243    double angle = data.majorP.angle();
 244    double radius1 = getMajorRadius();
 245    double radius2 = getMinorRadius();
 246
 247    startpoint.set(data.center.x + cos(data.angle1) * radius1,
 248                   data.center.y + sin(data.angle1) * radius2);
 249    startpoint.rotate(data.center, angle);
 250    endpoint.set(data.center.x + cos(data.angle2) * radius1,
 251                 data.center.y + sin(data.angle2) * radius2);
 252    endpoint.rotate(data.center, angle);
 253    }
 254  */
 255
 256 /**
 257  * Calculates the boundary box of this ellipse.
 258  *
 259  * @todo Fix that - the algorithm used is really bad / slow.
 260  */
 261 void Ellipse::calculateBorders()
 262 {
 263         DEBUG->print("Ellipse::calculateBorders");
 264
 265         double radius1 = getMajorRadius();
 266         double radius2 = getMinorRadius();
 267         double angle = getAngle();
 268         double a1 = ((!isReversed()) ? data.angle1 : data.angle2);
 269         double a2 = ((!isReversed()) ? data.angle2 : data.angle1);
 270         Vector startpoint = getStartpoint();
 271         Vector endpoint = getEndpoint();
 272
 273         double minX = std::min(startpoint.x, endpoint.x);
 274         double minY = std::min(startpoint.y, endpoint.y);
 275         double maxX = std::max(startpoint.x, endpoint.x);
 276         double maxY = std::max(startpoint.y, endpoint.y);
 277
 278         // kind of a brute force. TODO: exact calculation
 279         Vector vp;
 280         double a = a1;
 281
 282         do
 283         {
 284                 vp.set(data.center.x + radius1 * cos(a),
 285                         data.center.y + radius2 * sin(a));
 286                 vp.rotate(data.center, angle);
 287
 288                 minX = std::min(minX, vp.x);
 289                 minY = std::min(minY, vp.y);
 290                 maxX = std::max(maxX, vp.x);
 291                 maxY = std::max(maxY, vp.y);
 292
 293                 a += 0.03;
 294         }
 295         while (Math::isAngleBetween(Math::correctAngle(a), a1, a2, false)
 296                && a < 4 * M_PI);
 297
 298         minV.set(minX, minY);
 299         maxV.set(maxX, maxY);
 300         DEBUG->print("Ellipse::calculateBorders: OK");
 301 }
 302
 303 Vector Ellipse::getNearestEndpoint(const Vector & coord, double * dist)
 304 {
 305         double dist1, dist2;
 306         Vector nearerPoint;
 307         Vector startpoint = getStartpoint();
 308         Vector endpoint = getEndpoint();
 309
 310         dist1 = startpoint.distanceTo(coord);
 311         dist2 = endpoint.distanceTo(coord);
 312
 313         if (dist2 < dist1)
 314         {
 315                 if (dist != NULL)
 316                         *dist = dist2;
 317                 nearerPoint = endpoint;
 318         }
 319         else
 320         {
 321                 if (dist != NULL)
 322                         *dist = dist1;
 323                 nearerPoint = startpoint;
 324         }
 325
 326         return nearerPoint;
 327 }
 328
 329 Vector Ellipse::getNearestPointOnEntity(const Vector & coord, bool onEntity, double * dist, Entity * * entity)
 330 {
 331         DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity");
 332
 333         Vector ret(false);
 334
 335         if (entity != NULL)
 336                 *entity = this;
 337         double ang = getAngle();
 338
 339         Vector normalized = (coord - data.center).rotate(-ang);
 340
 341         double dU = normalized.x;
 342         double dV = normalized.y;
 343         double dA = getMajorRadius();
 344         double dB = getMinorRadius();
 345         double dEpsilon = 1.0e-8;
 346         int iMax = 32;
 347         int riIFinal = 0;
 348         double rdX = 0.0;
 349         double rdY = 0.0;
 350         double dDistance;
 351         bool swap = false;
 352         bool majorSwap = false;
 353
 354         if (dA < dB)
 355         {
 356                 double dum = dA;
 357                 dA = dB;
 358                 dB = dum;
 359                 dum = dU;
 360                 dU = dV;
 361                 dV = dum;
 362                 majorSwap = true;
 363         }
 364
 365         if (dV < 0.0)
 366         {
 367                 dV *= -1.0;
 368                 swap = true;
 369         }
 370
 371         // initial guess
 372         double dT = dB * (dV - dB);
 373
 374         // Newton s method
 375         int i;
 376
 377         for (i = 0; i < iMax; i++)
 378         {
 379                 DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity: i: %d", i);
 380                 double dTpASqr = dT + dA * dA;
 381                 double dTpBSqr = dT + dB * dB;
 382                 double dInvTpASqr = 1.0 / dTpASqr;
 383                 double dInvTpBSqr = 1.0 / dTpBSqr;
 384                 double dXDivA = dA * dU * dInvTpASqr;
 385                 double dYDivB = dB * dV * dInvTpBSqr;
 386                 double dXDivASqr = dXDivA * dXDivA;
 387                 double dYDivBSqr = dYDivB * dYDivB;
 388                 double dF = dXDivASqr + dYDivBSqr - 1.0;
 389                 DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity: dF: %f", dF);
 390
 391                 if (fabs(dF) < dEpsilon)
 392                 {
 393                         // F(t0) is close enough to zero, terminate the iteration:
 394                         rdX = dXDivA * dA;
 395                         rdY = dYDivB * dB;
 396                         riIFinal = i;
 397                         DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity: rdX,rdY 1: %f,%f", rdX, rdY);
 398                         break;
 399                 }
 400                 double dFDer = 2.0 * (dXDivASqr * dInvTpASqr + dYDivBSqr * dInvTpBSqr);
 401                 double dRatio = dF / dFDer;
 402                 DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity: dRatio: %f", dRatio);
 403
 404                 if (fabs(dRatio) < dEpsilon)
 405                 {
 406                         // t1-t0 is close enough to zero, terminate the iteration:
 407                         rdX = dXDivA * dA;
 408                         rdY = dYDivB * dB;
 409                         riIFinal = i;
 410                         DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity: rdX,rdY 2: %f,%f", rdX, rdY);
 411                         break;
 412                 }
 413                 dT += dRatio;
 414         }
 415
 416         if (i == iMax)
 417         {
 418                 // failed to converge:
 419                 DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity: failed");
 420                 dDistance = RS_MAXDOUBLE;
 421         }
 422         else
 423         {
 424                 double dDelta0 = rdX - dU;
 425                 double dDelta1 = rdY - dV;
 426                 dDistance = sqrt(dDelta0 * dDelta0 + dDelta1 * dDelta1);
 427                 ret = Vector(rdX, rdY);
 428                 DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity: rdX,rdY 2: %f,%f", rdX, rdY);
 429                 DEBUG->print("Ellipse::getNearestPointOnEntity: ret: %f,%f", ret.x, ret.y);
 430         }
 431
 432         if (dist != NULL)
 433         {
 434                 if (ret.valid)
 435                         *dist = dDistance;
 436                 else
 437                         *dist = RS_MAXDOUBLE;
 438         }
 439
 440         if (ret.valid)
 441         {
 442                 if (swap)
 443                         ret.y *= -1.0;
 444
 445
 446                 if (majorSwap)
 447                 {
 448                         double dum = ret.x;
 449                         ret.x = ret.y;
 450                         ret.y = dum;
 451                 }
 452                 ret = (ret.rotate(ang) + data.center);
 453
 454                 if (onEntity)
 455                 {
 456                         double a1 = data.center.angleTo(getStartpoint());
 457                         double a2 = data.center.angleTo(getEndpoint());
 458                         double a = data.center.angleTo(ret);
 459
 460                         if (!Math::isAngleBetween(a, a1, a2, data.reversed))
 461                                 ret = Vector(false);
 462                 }
 463         }
 464
 465         return ret;
 466 }
 467
 468 /**
 469  * @param tolerance Tolerance.
 470  *
 471  * @retval true if the given point is on this entity.
 472  * @retval false otherwise
 473  */
 474 bool Ellipse::isPointOnEntity(const Vector & coord, double tolerance)
 475 {
 476         double dist = getDistanceToPoint(coord, NULL, RS2::ResolveNone);
 477         return (dist <= tolerance);
 478 }
 479
 480 Vector Ellipse::getNearestCenter(const Vector & coord, double * dist)
 481 {
 482         if (dist != NULL)
 483                 *dist = coord.distanceTo(data.center);
 484         return data.center;
 485 }
 486
 487 /**
 488  * @todo Implement this.
 489  */
 490 Vector Ellipse::getNearestMiddle(const Vector & /*coord*/, double * dist)
 491 {
 492         if (dist != NULL)
 493                 *dist = RS_MAXDOUBLE;
 494         return Vector(false);
 495 }
 496
 497 Vector Ellipse::getNearestDist(double /*distance*/, const Vector & /*coord*/, double * dist)
 498 {
 499         if (dist != NULL)
 500                 *dist = RS_MAXDOUBLE;
 501         return Vector(false);
 502 }
 503
 504 double Ellipse::getDistanceToPoint(const Vector & coord, Entity * * entity, RS2::ResolveLevel, double /*solidDist*/)
 505 {
 506         double dist = RS_MAXDOUBLE;
 507         getNearestPointOnEntity(coord, true, &dist, entity);
 508
 509         return dist;
 510 }
 511
 512 void Ellipse::move(Vector offset)
 513 {
 514         data.center.move(offset);
 515         //calculateEndpoints();
 516         calculateBorders();
 517 }
 518
 519 void Ellipse::rotate(Vector center, double angle)
 520 {
 521         data.center.rotate(center, angle);
 522         data.majorP.rotate(angle);
 523         //calculateEndpoints();
 524         calculateBorders();
 525 }
 526
 527 void Ellipse::scale(Vector center, Vector factor)
 528 {
 529         data.center.scale(center, factor);
 530         data.majorP.scale(factor);
 531         //calculateEndpoints();
 532         calculateBorders();
 533 }
 534
 535 /**
 536  * @todo deal with angles correctly
 537  */
 538 void Ellipse::mirror(Vector axisPoint1, Vector axisPoint2)
 539 {
 540         Vector mp = data.center + data.majorP;
 541
 542         data.center.mirror(axisPoint1, axisPoint2);
 543         mp.mirror(axisPoint1, axisPoint2);
 544
 545         data.majorP = mp - data.center;
 546
 547         double a = axisPoint1.angleTo(axisPoint2);
 548
 549         Vector vec;
 550         vec.setPolar(1.0, data.angle1);
 551         vec.mirror(Vector(0.0, 0.0), axisPoint2 - axisPoint1);
 552         data.angle1 = vec.angle() - 2 * a;
 553
 554         vec.setPolar(1.0, data.angle2);
 555         vec.mirror(Vector(0.0, 0.0), axisPoint2 - axisPoint1);
 556         data.angle2 = vec.angle() - 2 * a;
 557
 558         data.reversed = (!data.reversed);
 559
 560         //calculateEndpoints();
 561         calculateBorders();
 562 }
 563
 564 void Ellipse::moveRef(const Vector & ref, const Vector & offset)
 565 {
 566         Vector startpoint = getStartpoint();
 567         Vector endpoint = getEndpoint();
 568
 569         if (ref.distanceTo(startpoint) < 1.0e-4)
 570                 moveStartpoint(startpoint + offset);
 571
 572
 573         if (ref.distanceTo(endpoint) < 1.0e-4)
 574                 moveEndpoint(endpoint + offset);
 575 }
 576
 577 void Ellipse::draw(PaintInterface * painter, GraphicView * view, double /*patternOffset*/)
 578 {
 579         if (!painter || !view)
 580                 return;
 581
 582         if (getPen().getLineType() == RS2::SolidLine || isSelected()
 583             || view->getDrawingMode() == RS2::ModePreview)
 584                 painter->drawEllipse(view->toGui(getCenter()),
 585                         getMajorRadius() * view->getFactor().x,
 586                         getMinorRadius() * view->getFactor().x,
 587                         getAngle(), getAngle1(), getAngle2(), isReversed());
 588         else
 589         {
 590                 double styleFactor = getStyleFactor(view);
 591
 592                 if (styleFactor < 0.0)
 593                 {
 594                         painter->drawEllipse(view->toGui(getCenter()),
 595                                 getMajorRadius() * view->getFactor().x,
 596                                 getMinorRadius() * view->getFactor().x,
 597                                 getAngle(), getAngle1(), getAngle2(), isReversed());
 598                         return;
 599                 }
 600
 601                 // Pattern:
 602                 LineTypePattern * pat;
 603
 604                 if (isSelected())
 605                         pat = &patternSelected;
 606                 else
 607                         pat = view->getPattern(getPen().getLineType());
 608
 609                 if (pat == NULL)
 610                         return;
 611
 612                 // Pen to draw pattern is always solid:
 613                 Pen pen = painter->getPen();
 614                 pen.setLineType(RS2::SolidLine);
 615                 painter->setPen(pen);
 616
 617                 double * da;     // array of distances in x.
 618                 int i;          // index counter
 619
 620                 double length = getAngleLength();
 621
 622                 // create pattern:
 623                 da = new double[pat->num];
 624
 625                 double tot = 0.0;
 626                 i = 0;
 627                 bool done = false;
 628                 double curA = getAngle1();
 629                 double curR;
 630                 Vector cp = view->toGui(getCenter());
 631                 double r1 = getMajorRadius() * view->getFactor().x;
 632                 double r2 = getMinorRadius() * view->getFactor().x;
 633
 634                 do
 635                 {
 636                         curR = sqrt(Math::pow(getMinorRadius() * cos(curA), 2.0)
 637                                         + Math::pow(getMajorRadius() * sin(curA), 2.0));
 638
 639                         if (curR > 1.0e-6)
 640                         {
 641                                 da[i] = fabs(pat->pattern[i] * styleFactor) / curR;
 642
 643                                 if (pat->pattern[i] * styleFactor > 0.0)
 644                                 {
 645                                         if (tot + fabs(da[i]) < length)
 646                                                 painter->drawEllipse(cp, r1, r2, getAngle(), curA, curA + da[i], false);
 647                                         else
 648                                                 painter->drawEllipse(cp, r1, r2, getAngle(), curA, getAngle2(), false);
 649                                 }
 650                         }
 651
 652                         curA += da[i];
 653                         tot += fabs(da[i]);
 654                         done = tot > length;
 655
 656                         i++;
 657
 658                         if (i >= pat->num)
 659                                 i = 0;
 660                 }
 661                 while (!done);
 662
 663                 delete[] da;
 664         }
 665 }
 666
 667 /**
 668  * Dumps the point's data to stdout.
 669  */
 670 std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const Ellipse & a)
 671 {
 672         os << " Ellipse: " << a.data << "\n";
 673         return os;
 674 }
 675