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

   1 // vector.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  05/21/2010  Added this text. :-)
  15 //
  16
  17 #include "vector.h"
  18
  19 #include "enums.h"                                                                      // For RS_MIN/MAXDOUBLE (!)
  20 #include "debug.h"
  21 #include "mathextra.h"
  22
  23 /**
  24  * Constructor for a point with default coordinates.
  25  */
  26 Vector::Vector()
  27 {
  28     //DEBUG->print("Vector::Vector");
  29     set(0.0, 0.0, 0.0);
  30 }
  31
  32 /**
  33  * Constructor for a point with given coordinates.
  34  */
  35 Vector::Vector(double vx, double vy, double vz)
  36 {
  37     //DEBUG->print("Vector::Vector");
  38     set(vx, vy, vz);
  39 }
  40
  41 /**
  42  * Constructor for a point with given coordinates in an array
  43  * or three doubles.
  44  */
  45 //Vector::Vector(double v[]) {
  46 //    set(v[0], v[1], v[2]);
  47 //}
  48
  49 /**
  50  * Constructor for a point with given valid flag.
  51  *
  52  * @param valid true: a valid vector with default coordinates is created.
  53  *              false: an invalid vector is created
  54  */
  55 Vector::Vector(bool valid)
  56 {
  57         //DEBUG->print("Vector::Vector");
  58         set(0.0, 0.0, 0.0);
  59         this->valid = valid;
  60 }
  61
  62 /**
  63  * Destructor.
  64  */
  65 Vector::~Vector()
  66 {
  67         //DEBUG->print("Vector::~Vector");
  68 }
  69
  70 /**
  71  * Sets a new position for the vector.
  72  */
  73 void Vector::set(double vx, double vy, double vz)
  74 {
  75         x = vx;
  76         y = vy;
  77         z = vz;
  78         valid = true;
  79 }
  80
  81 /**
  82  * Sets a new position for the vector in polar coordinates.
  83  */
  84 void Vector::setPolar(double radius, double angle)
  85 {
  86         x = radius * cos(angle);
  87         y = radius * sin(angle);
  88         z = 0.0;
  89         valid = true;
  90 }
  91
  92 /**
  93  * @return The angle from zero to this vector (in rad).
  94  */
  95 double Vector::angle() const
  96 {
  97         double ret = 0.0;
  98         double m = magnitude();
  99
 100         if (m > 1.0e-6)
 101         {
 102                 double dp = dotP(*this, Vector(1.0, 0.0));
 103                 DEBUG->print("Vector::angle: dp/m: %f/%f", dp, m);
 104
 105                 if (dp / m >= 1.0)
 106                         ret = 0.0;
 107                 else if (dp / m < -1.0)
 108                         ret = M_PI;
 109                 else
 110                 ret = acos(dp / m);
 111
 112                 if (y < 0.0)
 113             ret = 2 * M_PI - ret;
 114     }
 115
 116         return ret;
 117 }
 118
 119 /**
 120  * @return The angle from this and the given coordinate (in rad).
 121  */
 122 double Vector::angleTo(const Vector & v) const
 123 {
 124         if (!valid || !v.valid)
 125                 return 0.0;
 126
 127         return (v - (*this)).angle();
 128 }
 129
 130 /**
 131  * @return Magnitude (length) of the vector.
 132  */
 133 double Vector::magnitude() const
 134 {
 135         double ret = 0.0;
 136     // Note that the z coordinate is also needed for 2d
 137     //   (due to definition of crossP())
 138         if (!valid)
 139         {
 140                 ret = 0.0;
 141         }
 142         else
 143         {
 144                 ret = sqrt(Math::pow(x, 2) + Math::pow(y, 2) + Math::pow(z, 2));
 145         }
 146
 147         return ret;
 148 }
 149
 150 /**
 151  *
 152  */
 153 Vector Vector::lerp(const Vector& v, double t) const
 154 {
 155     return Vector(x + (v.x - x) * t, y + (v.y - y) * t);
 156 }
 157
 158 /**
 159  * @return The distance between this and the given coordinate.
 160  */
 161 double Vector::distanceTo(const Vector & v) const
 162 {
 163         if (!valid || !v.valid)
 164         {
 165                 return RS_MAXDOUBLE;
 166         }
 167         else
 168         {
 169         return (*this - v).magnitude();
 170         }
 171 }
 172
 173 /**
 174  * @return true is this vector is within the given range.
 175  */
 176 bool Vector::isInWindow(const Vector & firstCorner, const Vector & secondCorner)
 177 {
 178         double minX = std::min(firstCorner.x, secondCorner.x);
 179         double maxX = std::max(firstCorner.x, secondCorner.x);
 180         double minY = std::min(firstCorner.y, secondCorner.y);
 181         double maxY = std::max(firstCorner.y, secondCorner.y);
 182
 183         return (x >= minX && x <= maxX && y >= minY && y <= maxY);
 184 }
 185
 186 /**
 187  * Moves this vector by the given offset. Equal to the operator +=.
 188  */
 189 Vector Vector::move(Vector offset)
 190 {
 191         *this += offset;
 192         return *this;
 193 }
 194
 195 /**
 196  * Rotates this vector around 0/0 by the given angle.
 197  */
 198 Vector Vector::rotate(double ang)
 199 {
 200         DEBUG->print("Vector::rotate: angle: %f", ang);
 201
 202         double r = magnitude();
 203
 204         DEBUG->print("Vector::rotate: r: %f", r);
 205
 206         double a = angle() + ang;
 207
 208         DEBUG->print("Vector::rotate: a: %f", a);
 209
 210         x = cos(a) * r;
 211         y = sin(a) * r;
 212
 213         DEBUG->print("Vector::rotate: x/y: %f/%f", x, y);
 214
 215         return *this;
 216 }
 217
 218 /**
 219  * Rotates this vector around the given center by the given angle.
 220  */
 221 Vector Vector::rotate(Vector center, double ang)
 222 {
 223         *this = center + (*this - center).rotate(ang);
 224         return *this;
 225 }
 226
 227 /**
 228  * Scales this vector by the given factors with 0/0 as center.
 229  */
 230 Vector Vector::scale(Vector factor)
 231 {
 232         x *= factor.x;
 233         y *= factor.y;
 234         return *this;
 235 }
 236
 237 /**
 238  * Scales this vector by the given factors with the given center.
 239  */
 240 Vector Vector::scale(Vector center, Vector factor)
 241 {
 242         *this = center + (*this - center).scale(factor);
 243         return *this;
 244 }
 245
 246 /**
 247  * Mirrors this vector at the given axis.
 248  */
 249 Vector Vector::mirror(Vector axisPoint1, Vector axisPoint2)
 250 {
 251         /*
 252         ConstructionLine axis(NULL,
 253                 ConstructionLineData(axisPoint1, axisPoint2));
 254
 255         Vector xp = axis.getNearestPointOnEntity(*this);
 256         xp = xp - (*this);
 257         (*this) += (xp*2);
 258         */
 259
 260         double phi1 = axisPoint1.angleTo(*this);
 261         double phi2 = axisPoint1.angleTo(axisPoint2) - phi1;
 262         double r1 = axisPoint1.distanceTo(*this);
 263         double r2 = axisPoint2.distanceTo(*this);
 264
 265         if (r1 < 1.0e-6 || r2 < 1.0e-6)
 266         {
 267                 // point touches one axis point
 268         }
 269         else
 270         {
 271                 setPolar(r1, phi1 + 2 * phi2);
 272                 (*this) += axisPoint1;
 273         }
 274
 275         return *this;
 276 }
 277
 278 /**
 279  * Streams the vector components to stdout. e.g.: "1/4/0"
 280  */
 281 std::ostream & operator<<(std::ostream & os, const Vector & v)
 282 {
 283     if (v.valid)
 284         os << v.x << "/" << v.y << "/" << v.z;
 285     else
 286         os << "invalid vector";
 287
 288         return os;
 289 }
 290
 291 /**
 292  * binary + operator.
 293  */
 294 Vector Vector::operator+(const Vector & v) const
 295 {
 296         return Vector(x + v.x, y + v.y, z + v.z);
 297 }
 298
 299 /**
 300  * binary - operator.
 301  */
 302 Vector Vector::operator-(const Vector & v) const
 303 {
 304         return Vector(x - v.x, y - v.y, z - v.z);
 305 }
 306
 307 /**
 308  * binary * operator.
 309  */
 310 Vector Vector::operator*(double s) const
 311 {
 312         return Vector(x * s, y * s, z * s);
 313 }
 314
 315 /**
 316  * binary / operator.
 317  */
 318 Vector Vector::operator/(double s) const
 319 {
 320         return Vector(x / s, y / s, z / s);
 321 }
 322
 323 /**
 324  * unary - operator.
 325  */
 326 Vector Vector::operator-() const
 327 {
 328         return Vector(-x, -y, -z);
 329 }
 330
 331 /**
 332  * Scalarproduct (dot product).
 333  */
 334 double Vector::dotP(const Vector & v1, const Vector & v2)
 335 {
 336         return (v1.x * v2.x) + (v1.y * v2.y) + (v1.z * v2.z);
 337 }
 338
 339 /**
 340  * += operator. Assert: both vectors must be valid.
 341  */
 342 void Vector::operator+=(const Vector & v)
 343 {
 344         x += v.x;
 345         y += v.y;
 346         z += v.z;
 347 }
 348
 349 /**
 350  * -= operator
 351  */
 352 void Vector::operator-=(const Vector & v)
 353 {
 354         x -= v.x;
 355         y -= v.y;
 356         z -= v.z;
 357 }
 358
 359 /**
 360  * *= operator
 361  */
 362 void Vector::operator*=(double s)
 363 {
 364         x *= s;
 365         y *= s;
 366         z *= s;
 367 }
 368
 369 /**
 370  * == operator
 371  */
 372 bool Vector::operator==(const Vector & v) const
 373 {
 374         return (x == v.x && y == v.y && z == v.z && valid == v.valid);
 375 }
 376
 377 bool Vector::operator!=(const Vector & v) const
 378 {
 379         return !operator==(v);
 380 }
 381
 382 /**
 383  * @return A vector with the minimum components from the vectors v1 and v2.
 384  * These might be mixed components from both vectors.
 385  */
 386 Vector Vector::minimum (const Vector& v1, const Vector& v2)
 387 {
 388         return Vector (std::min(v1.x, v2.x), std::min(v1.y, v2.y), std::min(v1.z, v2.z));
 389 }
 390
 391 /**
 392  * @return A vector with the maximum values from the vectors v1 and v2
 393  */
 394 Vector Vector::maximum (const Vector& v1, const Vector& v2)
 395 {
 396         return Vector (std::max(v1.x, v2.x), std::max(v1.y, v2.y), std::max(v1.z, v2.z));
 397 }
 398
 399 /**
 400  * @return Cross product of two vectors.
 401  */
 402 Vector Vector::crossP(const Vector & v1, const Vector & v2)
 403 {
 404         return Vector(v1.y * v2.z - v1.z * v2.y, v1.z * v2.x - v1.x * v2.z, v1.x * v2.y - v1.y * v2.x);
 405 }
 406