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Fixes for the Layer widget.
[architektonas] / src / geometry.cpp
index 41928aa629b7b253798ad19a1a0b73c3b56c19e5..b67c64e30e6211d8cd9dafefbd1204671101f02b 100644 (file)
 
 #include "geometry.h"
 #include <math.h>
-#include "circle.h"
-#include "dimension.h"
-#include "line.h"
+#include <stdio.h>
+#include "mathconstants.h"
 
 
+// This is unused
+#if 0
 Point Geometry::IntersectionOfLineAndLine(Point p1, Point p2, Point p3, Point p4)
 {
        // Find the intersection of the lines by formula:
@@ -41,6 +42,7 @@ Point Geometry::IntersectionOfLineAndLine(Point p1, Point p2, Point p3, Point p4
 
        return Point(px / d, py / d, 0);
 }
+#endif
 
 
 // Returns the parameter of a point in space to this vector. If the parameter
@@ -82,9 +84,13 @@ Point Geometry::MirrorPointAroundLine(Point point, Point tail, Point head)
 }
 
 
+//
+// point: The point we're rotating
+// rotationPoint: The point we're rotating around
+//
 Point Geometry::RotatePointAroundPoint(Point point, Point rotationPoint, double angle)
 {
-       Vector v = Vector(point, rotationPoint);
+       Vector v = Vector(rotationPoint, point);
        double px = (v.x * cos(angle)) - (v.y * sin(angle));
        double py = (v.x * sin(angle)) + (v.y * cos(angle));
 
@@ -98,6 +104,15 @@ double Geometry::Determinant(Point p1, Point p2)
 }
 
 
+int Geometry::Intersects(Object * obj1, Object * obj2, double * tp/*= 0*/, double * up/*= 0*/, double * vp/*= 0*/, double * wp/*= 0*/)
+{
+       if ((obj1->type == OTLine) && (obj2->type == OTLine))
+               return CheckLineToLineIntersection(obj1, obj2, tp, up);
+
+       return 0;
+}
+
+
 /*
 Intersecting line segments:
 An easier way:
@@ -117,21 +132,16 @@ So check if the above two numbers are both >=0 and <=1.
 */
 
 
-#if 0
-// Finds the intesection between two objects (if any)
-bool Geometry::Intersects(Object * obj1, Object * obj2, double * t, double * s)
-{
-}
-#endif
-
 // Finds the intersection between two lines (if any)
-int Geometry::Intersects(Line * l1, Line * l2, double * tp/*= 0*/, double * up/*= 0*/)
+int Geometry::CheckLineToLineIntersection(Object * l1, Object * l2, double * tp, double * up)
 {
-       Vector r(l1->position, l1->endpoint);
-       Vector s(l2->position, l2->endpoint);
-       Vector v1 = l2->position - l1->position;        // q - p
-//     Vector v2 = l1->position - l2->position;        // p - q
-//printf("l1: (%lf, %lf) (%lf, %lf), l2: (%lf, %lf) (%lf, %lf)\n", l1->position.x, l1->position.y, l1->endpoint.x, l1->endpoint.y, l2->position.x, l2->position.y, l2->endpoint.x, l2->endpoint.y);
+       Vector r(l1->p[0], l1->p[1]);
+       Vector s(l2->p[0], l2->p[1]);
+       Vector v1 = l2->p[0] - l1->p[0];        // q - p
+#if 0
+       Vector v2 = l1->p[0] - l2->p[0];        // p - q
+printf("l1: (%lf, %lf) (%lf, %lf), l2: (%lf, %lf) (%lf, %lf)\n", l1->p[0].x, l1->p[0].y, l1->p[1].x, l1->p[1].y, l2->p[0].x, l2->p[0].y, l2->p[1].x, l2->p[1].y);
+#endif
        double rxs = (r.x * s.y) - (s.x * r.y);
        double t, u;
 
@@ -139,10 +149,12 @@ int Geometry::Intersects(Line * l1, Line * l2, double * tp/*= 0*/, double * up/*
        {
                double qpxr = (v1.x * r.y) - (r.x * v1.y);
 
-//printf("  --> R x S = 0! (q - p) x r = %lf\n", qpxr);
-//printf("  -->(q - p) . r = %lf, r . r = %lf\n", v1.Dot(r), r.Dot(r));
-//printf("  -->(p - q) . s = %lf, s . s = %lf\n", v2.Dot(s), s.Dot(s));
-//printf("  -->(q - p) . s = %lf, (p - q) . r = %lf\n", v1.Dot(s), v2.Dot(r));
+#if 0
+printf("  --> R x S = 0! (q - p) x r = %lf\n", qpxr);
+printf("  -->(q - p) . r = %lf, r . r = %lf\n", v1.Dot(r), r.Dot(r));
+printf("  -->(p - q) . s = %lf, s . s = %lf\n", v2.Dot(s), s.Dot(s));
+printf("  -->(q - p) . s = %lf, (p - q) . r = %lf\n", v1.Dot(s), v2.Dot(r));
+#endif
 
                // Lines are parallel, so no intersection...
                if (qpxr != 0)
@@ -161,13 +173,13 @@ int Geometry::Intersects(Line * l1, Line * l2, double * tp/*= 0*/, double * up/*
                        return 0;
 #else
                // Check to see which endpoints are connected... Four possibilities:
-               if (l1->position == l2->position)
+               if (l1->p[0] == l2->p[0])
                        t = 0, u = 0;
-               else if (l1->position == l2->endpoint)
+               else if (l1->p[0] == l2->p[1])
                        t = 0, u = 1.0;
-               else if (l1->endpoint == l2->position)
+               else if (l1->p[1] == l2->p[0])
                        t = 1.0, u = 0;
-               else if (l1->endpoint == l2->endpoint)
+               else if (l1->p[1] == l2->p[1])
                        t = 1.0, u = 1.0;
                else
                        return 0;
@@ -206,6 +218,7 @@ Now there are five cases (NOTE: only valid if vectors face the same way!):
 }
 
 
+#if 0
 // Finds the intersection between two lines (if any)
 int Geometry::Intersects(Line * l1, Dimension * d1, double * tp/*= 0*/, double * up/*= 0*/)
 {
@@ -214,7 +227,7 @@ int Geometry::Intersects(Line * l1, Dimension * d1, double * tp/*= 0*/, double *
 }
 
 
-// Finds the intesection(s) between a line and a circle (if any)
+// Finds the intersection(s) between a line and a circle (if any)
 int Geometry::Intersects(Line * l, Circle * c, double * tp/*= 0*/, double * up/*= 0*/, double * vp/*= 0*/, double * wp/*= 0*/)
 {
 #if 0
@@ -262,7 +275,16 @@ I'm thinking a better approach to this might be as follows:
        // Now we have to check for intersection points.
        // Tangent case: (needs to return something)
        if ((distance == c->radius) && (t >= 0.0) && (t <= 1.0))
+       {
+               // Need to set tp & up to something... !!! FIX !!!
+               if (tp)
+                       *tp = t;
+
+               if (up)
+                       *up = Vector(c->position, p).Angle();
+
                return 1;
+       }
 
        // The line intersects the circle in two points (possibly). Use Pythagorus
        // to find them for testing.
@@ -299,3 +321,141 @@ I'm thinking a better approach to this might be as follows:
 }
 
 
+// Finds the intersection(s) between a circle and a circle (if any)
+// There can be 0, 1, or 2 intersections.
+// Returns the angles of the points of intersection in tp thru wp, with the
+// angles returned as c1, c2, c1, c2 (if applicable--in the 1 intersection case,
+// only the first two angles are returned: c1, c2).
+int Geometry::Intersects(Circle * c1, Circle * c2, double * tp/*= 0*/, double * up/*= 0*/, double * vp/*= 0*/, double * wp/*= 0*/, Point * p1/*= 0*/, Point * p2/*= 0*/)
+{
+       // Get the distance between centers. If the distance plus the radius of the
+       // smaller circle is less than the radius of the larger circle, there is no
+       // intersection. If the distance is greater than the sum of the radii,
+       // there is no intersection. If the distance is equal to the sum of the
+       // radii, they are tangent and intersect at one point. Otherwise, they
+       // intersect at two points.
+       Vector centerLine(c1->position, c2->position);
+       double d = centerLine.Magnitude();
+//printf("Circle #1: pos=<%lf, %lf>, r=%lf\n", c1->position.x, c1->position.y, c1->radius);
+//printf("Circle #2: pos=<%lf, %lf>, r=%lf\n", c2->position.x, c2->position.y, c2->radius);
+//printf("Distance between #1 & #2: %lf\n", d);
+
+       // Check to see if we actually have an intersection, and return failure if not
+       if ((fabs(c1->radius - c2->radius) > d) || ((c1->radius + c2->radius) < d))
+               return 0;
+
+       // There are *two* tangent cases!
+       if (((c1->radius + c2->radius) == d) || (fabs(c1->radius - c2->radius) == d))
+       {
+               // Need to return something in tp & up!! !!! FIX !!! [DONE]
+               if (tp)
+                       *tp = centerLine.Angle();
+
+               if (up)
+                       *up = centerLine.Angle() + PI;
+
+               return 1;
+       }
+
+       // Find the distance from the center of c1 to the perpendicular chord
+       // (which contains the points of intersection)
+       double x = ((d * d) - (c2->radius * c2->radius) + (c1->radius * c1->radius))
+               / (2.0 * d);
+       // Find the the length of the perpendicular chord
+// Not needed...!
+       double a = sqrt((-d + c2->radius - c1->radius) * (-d - c2->radius + c1->radius) * (-d + c2->radius + c1->radius) * (d + c2->radius + c1->radius)) / d;
+
+       // Now, you can use pythagorus to find the length of the hypotenuse, but we
+       // already know that length, it's the radius! :-P
+       // What's needed is the angle of the center line and the radial line. Since
+       // there's two intersection points, there's also four angles (two for each
+       // circle)!
+       // We can use the arccos to find the angle using just the radius and the
+       // distance to the perpendicular chord...!
+       double angleC1 = acos(x / c1->radius);
+       double angleC2 = acos((d - x) / c2->radius);
+
+       if (tp)
+               *tp = centerLine.Angle() - angleC1;
+
+       if (up)
+               *up = (centerLine.Angle() + PI) - angleC2;
+
+       if (vp)
+               *vp =  centerLine.Angle() + angleC1;
+
+       if (wp)
+               *wp = (centerLine.Angle() + PI) + angleC2;
+
+       if (p1)
+               *p1 = c1->position + (centerLine.Unit() * x) + (Vector::Normal(Vector(), centerLine) * (a / 2.0));
+
+       if (p2)
+               *p2 = c1->position + (centerLine.Unit() * x) - (Vector::Normal(Vector(), centerLine) * (a / 2.0));
+
+       return 2;
+}
+#endif
+
+// should we just do common trig solves, like AAS, ASA, SAS, SSA?
+// Law of Cosines:
+// c^2 = a^2 + b^2 -2ab*cos(C)
+// Solving for C:
+// cos(C) = (c^2 - a^2 - b^2) / -2ab = (a^2 + b^2 - c^2) / 2ab
+// Law of Sines:
+// a / sin A = b / sin B = c / sin C
+
+// Solve the angles of the triangle given the sides. Angles returned are
+// opposite of the given sides (so a1 consists of sides s2 & s3, and so on).
+void Geometry::FindAnglesForSides(double s1, double s2, double s3, double * a1, double * a2, double * a3)
+{
+       // Use law of cosines to find 1st angle
+       double cosine1 = ((s2 * s2) + (s3 * s3) - (s1 * s1)) / (2.0 * s2 * s3);
+
+       // Check for a valid triangle
+       if ((cosine1 < -1.0) || (cosine1 > 1.0))
+               return;
+
+       double angle1 = acos(cosine1);
+
+       // Use law of sines to find 2nd & 3rd angles
+// sin A / a = sin B / b
+// sin B = (sin A / a) * b
+// B = arcsin( sin A * (b / a))
+// ??? ==> B = A * arcsin(b / a)
+/*
+Well, look here:
+sin B = sin A * (b / a)
+sin B / sin A = b / a
+arcsin( sin B / sin A ) = arcsin( b / a )
+
+hmm... dunno...
+*/
+
+       double angle2 = asin(s2 * (sin(angle1) / s1));
+       double angle3 = asin(s3 * (sin(angle1) / s1));
+
+       if (a1)
+               *a1 = angle1;
+
+       if (a2)
+               *a2 = angle2;
+
+       if (a3)
+               *a3 = angle3;
+}
+
+
+Point Geometry::GetPointForParameter(Object * obj, double t)
+{
+       if (obj->type == OTLine)
+       {
+               // Translate line vector to the origin, then add the scaled vector to
+               // initial point of the line.
+               Vector v = obj->p[1] - obj->p[0];
+               return obj->p[0] + (v * t);
+       }
+
+       return Point(0, 0);
+}
+