SaraP
344 lines
27 KiB
C++
344 lines
27 KiB
C++
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|
/**
|
|
\file
|
|
\brief \ru Ломаная линия в двумерном пространстве.
|
|
\en Polyline in two-dimensional space. \~
|
|
|
|
*/
|
|
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
|
|
|
|
#ifndef __CUR_POLYLINE_H
|
|
#define __CUR_POLYLINE_H
|
|
|
|
#include <cur_polycurve.h>
|
|
#include <vector>
|
|
|
|
|
|
class MbLineSegment;
|
|
class MbCubicSpline;
|
|
class MbContour;
|
|
class MbRegDuplicate;
|
|
class MbRegTransform;
|
|
class MbPolylineSearchTree;
|
|
|
|
|
|
//------------------------------------------------------------------------------
|
|
/** \brief \ru Ломаная линия в двумерном пространстве.
|
|
\en Polyline in two-dimensional space. \~
|
|
\details \ru Ломаная линия в двумерном пространстве определяется контрольными точками pointList.
|
|
Параметр ломаной в контрольных точках принимают целочисленные значения, начиная с нуля.
|
|
Ломаная проходит через свои контрольные точки при целочисленных значениях параметра.
|
|
Параметр ломаной изменяется от нуля до k,
|
|
где k - количество контрольных точек минус один для не замкнутой ломаной и k - количество контрольных для замкнутой ломаной.
|
|
Производная ломаной на каждом участке постоянна и равна вектору, построенному между двумя соседними контрольными точками.
|
|
\en Polyline in two-dimensional space is defined by 'pointList' control points.
|
|
Parameters of polyline at control points take on integer values starting from zero.
|
|
Polyline passes through its control points at integer values of parameter.
|
|
Parameter of a polyline changes from zero to 'k',
|
|
where 'k' - count of control points minus one for an open polyline and 'k' - count of control points for a closed polyline.
|
|
Derivative of polyline is constant at each piece and is equal to vector constructed between two neighboring control points. \~
|
|
\ingroup Curves_2D
|
|
*/
|
|
// ---
|
|
class MATH_CLASS MbPolyline : public MbPolyCurve {
|
|
private :
|
|
ptrdiff_t segmentsCount; ///< \ru Число сегментов ломаной линии. \en Count of segments of polyline.
|
|
private:
|
|
mutable MbPolylineSearchTree * searchTree; ///< \ru Дерево габаритов для ускорения поиска сегментов. \en A tree of bounding boxes for segment search acceleration.
|
|
|
|
public :
|
|
// \ru Конструктор отрезка. \en Constructor of a segment.
|
|
MbPolyline( const MbCartPoint & p1, const MbCartPoint & p2 )
|
|
: MbPolyCurve()
|
|
, segmentsCount( 1 )
|
|
, searchTree( nullptr )
|
|
{
|
|
pointList.reserve( 2 );
|
|
pointList.push_back( p1 );
|
|
pointList.push_back( p2 );
|
|
uppIndex = 1;
|
|
closed = false;
|
|
}
|
|
// \ru Конструктор по набору точек и признаку замкнутости. \en Constructor by points and closedness state.
|
|
template <class PointsVector>
|
|
MbPolyline( const PointsVector & initList, bool cls )
|
|
: MbPolyCurve()
|
|
, segmentsCount( UNDEFINED_INT_T )
|
|
, searchTree( nullptr )
|
|
{
|
|
Init( initList, cls );
|
|
}
|
|
/// \ru Конструктор по прямоугольнику. \en Constructor by a rectangle.
|
|
MbPolyline( MbRect & );
|
|
/// \ru Конструктор наклонного прямоугольника. \en Constructor of inclined rectangle.
|
|
MbPolyline( const MbCartPoint & p1, double height, double weight, const MbDirection & angle );
|
|
// \ru Конструктор копирования. \en Copy constructor.
|
|
MbPolyline( const MbPolyline & );
|
|
public :
|
|
virtual ~MbPolyline();
|
|
|
|
public :
|
|
VISITING_CLASS( MbPolyline );
|
|
|
|
/** \ru \name Общие функции геометрического объекта.
|
|
\en \name Common functions of a geometric object.
|
|
\{ */
|
|
|
|
MbePlaneType IsA() const override; // \ru Тип элемента \en Type of element
|
|
bool SetEqual( const MbPlaneItem & ) override; // \ru Сделать элементы равными \en Make the elements equal
|
|
bool IsSame( const MbPlaneItem &, double accuracy = LENGTH_EPSILON ) const override; // \ru Является ли кривая curve копией данной кривой ? \en Whether curve 'curve' is a duplicate of the current curve.
|
|
void Transform( const MbMatrix &, MbRegTransform * = nullptr, const MbSurface * newSurface = nullptr ) override; // \ru Преобразовать элемент согласно матрице \en Transform element according to the matrix
|
|
void Move( const MbVector &, MbRegTransform * = nullptr, const MbSurface * newSurface = nullptr ) override; // \ru Сдвиг \en Translation
|
|
void Rotate( const MbCartPoint &, const MbDirection & angle, MbRegTransform * = nullptr, const MbSurface * newSurface = nullptr ) override; // \ru Поворот \en Rotation
|
|
MbPlaneItem & Duplicate( MbRegDuplicate * = nullptr ) const override; // \ru Сделать копию элемента \en Create a copy of the element
|
|
void Refresh() override; // \ru Сбросить все временные данные \en Reset all temporary data
|
|
|
|
/** \} */
|
|
/** \ru \name Функции описания области определения кривой.
|
|
\en \name Functions for description of a curve domain.
|
|
\{ */
|
|
double GetTMin() const override; // \ru Вернуть минимальное значение параметра \en Get the minimum value of the parameter
|
|
double GetTMax() const override; // \ru Вернуть максимальное значение параметра \en Get the maximum value of parameter
|
|
|
|
/** \} */
|
|
/** \ru \name Функции для работы в области определения кривой.
|
|
Функции PointOn, FirstDer, SecondDer, ThirdDer,... корректируют параметр
|
|
при выходе его за пределы области определения.
|
|
Исключение составляет MbLine (прямая).
|
|
\en \name Functions for working in the curve's domain.
|
|
Functions PointOn, FirstDer, SecondDer, ThirdDer,... correct parameter
|
|
if it is out of domain bounds.
|
|
Except MbLine (line).
|
|
\{ */
|
|
void PointOn ( double & t, MbCartPoint & p ) const override; // \ru Точка на кривой \en Point on the curve
|
|
void FirstDer ( double & t, MbVector & fd ) const override; // \ru Первая производная \en The first derivative
|
|
void SecondDer( double & t, MbVector & sd ) const override; // \ru Вторая производная \en The second derivative
|
|
void ThirdDer ( double & t, MbVector & td ) const override; // \ru Третья производная \en The third derivative
|
|
|
|
/** \} */
|
|
/** \ru \name Функции для работы внутри и вне области определения кривой.
|
|
Функции _PointOn, _FirstDer, _SecondDer, _ThirdDer,... не корректируют параметр
|
|
при выходе за пределы области определения. При выходе за область определения незамкнутая
|
|
кривая, в общем случае, продолжается по касательной, которую она имеет на соответствующем конце.
|
|
Исключение составляют дуги эллипса и окружности - они продолжаются в соответствии со своими уравнениями.
|
|
\en \name Functions for working inside and outside the curve's domain.
|
|
Functions _PointOn, _FirstDer, _SecondDer, _ThirdDer,... don't correct parameter
|
|
if it is out of domain bounds. If the parameter is out of domain bounds, an unclosed
|
|
curve is extended by tangent vector at corresponding end point in general case.
|
|
Except arcs of an ellipse or a circle - they are extended according to their equations.
|
|
\{ */
|
|
void _SecondDer( double t, MbVector & v ) const override;
|
|
void _ThirdDer ( double t, MbVector & v ) const override;
|
|
/** \} */
|
|
|
|
/** \ru \name Функции доступа к группе данных для работы внутри и вне области определения параметра кривой.
|
|
\en \name Functions for get of the group of data inside and outside the curve's domain of parameter.
|
|
\{ */
|
|
// \ru Вычислить значения точки и производных для заданного параметра. \en Calculate point and derivatives of object for given parameter. \~
|
|
void Explore( double & t, bool ext,
|
|
MbCartPoint & pnt, MbVector & fir, MbVector * sec, MbVector * thir ) const override;
|
|
/** \} */
|
|
|
|
/** \ru \name Функции инициализации кривой.
|
|
\en \name Initialization functions of a curve.
|
|
\{ */
|
|
/// \ru Инициализация по другой ломаной. \en Initialization by another polyline.
|
|
void Init( const MbPolyline & );
|
|
/// \ru Инициализация по точкам и признаку замкнутости. \en Initialization by points and an attribute of closedness.
|
|
template <class PointsVector>
|
|
bool Init( const PointsVector & initList, bool cls )
|
|
{
|
|
if ( initList.size() > 1 ) {
|
|
pointList.clear();
|
|
pointList = initList;
|
|
uppIndex = (ptrdiff_t)pointList.size() - 1;
|
|
closed = cls;
|
|
// if curve is closed then the start and the end points have to be different
|
|
if ( (uppIndex > 1) && closed && c3d::EqualPoints( pointList.front(), pointList.back(), Math::LengthEps ) ) {
|
|
closed = true;
|
|
pointList.erase( pointList.begin() + uppIndex );
|
|
uppIndex--;
|
|
}
|
|
segmentsCount = (uppIndex > 0) ? ( uppIndex + !!closed ) : 0;
|
|
Refresh(); // сбросить кривую
|
|
return true;
|
|
}
|
|
return false;
|
|
}
|
|
/// \ru Построение прямоугольника. \en Construction of a rectangle.
|
|
void Init( const MbCartPoint & p1, const MbCartPoint & p2 );
|
|
/// \ru Построение правильного многоугольника. \en Construction of a regular polygon.
|
|
void Init( ptrdiff_t nVertex, const MbCartPoint & pc, double rad, const MbCartPoint & on, bool describe );
|
|
/// \ru Построение наклонного прямоугольника. \en Constructor of an inclined rectangle.
|
|
void Init( const MbCartPoint & p1, double height, double weight, const MbDirection & angle );
|
|
|
|
/** \} */
|
|
/** \ru \name Общие функции кривой
|
|
\en \name Common functions of curve
|
|
\{ */
|
|
MbCurve * Offset( double rad ) const override; // \ru Смещение полилинии \en Shift of polyline
|
|
|
|
MbNurbs * NurbsCurve( const MbCurveIntoNurbsInfo & ) const override;
|
|
MbCurve * NurbsCurve( const MbNurbsParameters & ) const override;
|
|
MbContour * NurbsContour() const override;
|
|
// \ru Построить усеченную кривую c учетом заданной двумерной точности. \en Construct a trimmed curve with the given two-dimensional accuracy.
|
|
MbCurve * Trimmed( double t1, double t2, int sense, const MbDimAccuracy & xyEps, bool saveParamLenAndLaw ) const override;
|
|
using MbCurve::Trimmed; // \ru Метод базового класса MbCurve без учета двумерной точности. Точность по умолчанию - MbDimAccuracy::twoDimAcc. \en Method of MbCurve base class without two-dimensional accuracy. The default accuracy is MbDimAccuracy::twoDimAcc.
|
|
|
|
double Step( double t, double sag ) const override; // \ru Вычисление шага аппроксимации \en Calculation of step of approximation
|
|
double DeviationStep( double t, double angle ) const override; // \ru Вычисление шага аппроксимации по угловой толерантности \en Calculation of step of approximation by angular tolerance
|
|
|
|
bool IsStraight( bool ignoreParams = false ) const override; // \ru Признак прямолинейности кривой \en An attribute of curve straightness.
|
|
|
|
void Inverse( MbRegTransform * iReg = nullptr ) override; // \ru Изменение направления кривой на противоположное \en Change curve direction to the opposite one
|
|
|
|
double CalculateMetricLength() const override; // \ru Посчитать метрическую длину \en Calculate the metric length
|
|
double GetLengthEvaluation() const override; // \ru Оценка метрической длины кривой \en Estimation of metric length of the curve
|
|
// \ru Посчитать метрическую длину с заданной точностью \en Calculate metric length with given tolerance
|
|
double CalculateLength( double t1, double t2 ) const override;
|
|
// \ru Положение точки относительно полилинии. \en Point position relative to the polyline.
|
|
// \ru Возвращает результат : \en Returning result:
|
|
// \ru iloc_InItem = 1 - точка находится слева от полилинии, \en Iloc_InItem = 1 - point is to the left of the polyline,
|
|
// \ru iloc_OnItem = 0 - точка находится на полилинии, \en Iloc_OnItem = 0 - point is on the polyline,
|
|
// \ru iloc_OutOfItem = -1 - точка находится справа от полилинии. \en Iloc_OutOfItem = -1 - point is to the right of the polyline.
|
|
MbeItemLocation PointRelative( const MbCartPoint & pnt, double eps = Math::LengthEps ) const override;
|
|
double PointProjection( const MbCartPoint & ) const override; // \ru Проекция точки на кривую \en Point projection on the curve
|
|
|
|
void CalculateLocalGabarit( const MbMatrix & into, MbRect & local ) const override; // \ru Добавь в прям-к свой габарит с учетом матрицы \en Add your own gabarit taking the matrix into account
|
|
void CalculateGabarit ( MbRect & ) const override; // \ru Определить габариты кривой \en Determine the bounding box of a curve
|
|
|
|
// \ru Сдвинуть параметр t на расстояние len по направлению \en Translate parameter 't' by distance 'len' along the direction
|
|
bool DistanceAlong( double & t, double len, int curveDir, double eps = Math::LengthEps,
|
|
VERSION version = Math::DefaultMathVersion() ) const override;
|
|
double DistanceToPoint( const MbCartPoint & to ) const override; // \ru Расстояние до точки \en Distance to a point
|
|
bool DistanceToPointIfLess( const MbCartPoint & toP, double & d ) const override; // \ru Расстояние до точки, если оно меньше d \en Distance to a point if it is less than 'd'
|
|
bool GetMiddlePoint( MbCartPoint & midPoint ) const override; // \ru Выдать среднюю точку кривой \en Get mid-point of a curve
|
|
|
|
bool GoThroughPoint( MbCartPoint & ) override; // \ru Пройти через точку \en Pass through point
|
|
ptrdiff_t GoThroughPoint( double t, MbCartPoint & p, double eps );
|
|
|
|
/** \} */
|
|
/** \ru \name Общие функции полигональной кривой
|
|
\en \name Common functions of polygonal curve
|
|
\{ */
|
|
|
|
void GetRuleInterval( ptrdiff_t index, double & t1, double & t2 ) const override; // \ru Выдать интервал влияния точки кривой \en Get the interval of point influence
|
|
void Rebuild() override; // \ru Перестроить кривую \en Rebuild curve
|
|
|
|
MbeState DeletePart( double t1, double t2, MbCurve *& part2 ) override; // \ru Удалить часть кривой между параметрами t1 и t2 \en Remove piece of polyline between parameters t1 and t2
|
|
MbeState TrimmPart ( double t1, double t2, MbCurve *& part2 ) override; // \ru Оставить часть кривой между параметрами t1 и t2 \en Keep piece of polyline between parameters t1 and t2
|
|
|
|
void IntersectHorizontal( double y, SArray<double> & ) const override; // \ru Пересечение с горизонтальной прямой \en Intersection with a horizontal line
|
|
void IntersectVertical ( double x, SArray<double> & ) const override; // \ru Пересечение с вертикальной прямой \en Intersection with a vertical line
|
|
void SelfIntersect( SArray<MbCrossPoint> &, double metricEps = Math::LengthEps ) const override; // \ru Самопересечение полилинии \en Self-intersection of a polyline
|
|
|
|
// \ru Прямые, проходящие под углом к оси 0X и касательные к кривой \en Lines passing angularly to the 0X axis and tangent to the curve
|
|
void Isoclinal( const MbVector & angle, SArray<double> & tFind ) const override;
|
|
|
|
bool GetCentre( MbCartPoint & ) const override; // \ru Выдать центр полилинии \en Get center of a polyline
|
|
bool GetWeightCentre( MbCartPoint & ) const override; // \ru Выдать центр тяжести кривой \en Get the center of gravity of the curve
|
|
size_t GetCount() const override; // \ru Количество разбиений для прохода в операциях \en Count of subdivisions for pass in operations
|
|
|
|
void CheckParameter( double & ) const; ///< \ru Проверка параметра. \en Check parameter.
|
|
ptrdiff_t ChangeThroughPoint( const MbCartPoint & );
|
|
|
|
void InsertPoint( ptrdiff_t index, const MbCartPoint & pnt ) override; // \ru Вставить точку по индексу \en Insert point by index
|
|
void InsertPoint( double t, const MbCartPoint & pnt, double, double ) override; // \ru Вставить точку \en Insert a point
|
|
bool CheckParam ( double & t, ptrdiff_t & i0, ptrdiff_t & i1, double & t0, double & t1 ) const override; // \ru Установить параметр \en Set parameter
|
|
double GetParam( ptrdiff_t i ) const override;
|
|
size_t GetParamsCount() const override;
|
|
|
|
double Area() const; // \ru Площадь замкнутого многоугольника \en Area of closed a polygon
|
|
int Orientation() const; // \ru Ориентация замкнутого многоугольника \en Orientation of a closed polygon
|
|
|
|
bool IsDegenerate( double eps = Math::LengthEps ) const override; // \ru Проверка вырожденности кривой \en Check for curve degeneracy
|
|
bool IsSmoothConnected( double angleEps, bool ignoreLimits = false ) const override; // \ru Являются ли стыки контура\кривой гладкими? \en Whether the joints of a contour\curve are smooth.
|
|
|
|
bool IsContinuousDerivative( bool & contLength, bool & contDirect, c3d::DoubleVector * params = nullptr, double epsilon = EPSILON ) const override; // \ru Непрерывна ли первая производная? \en Have the first derivative the continuous?
|
|
// \ru Устранить разрывы первых производных по длине. \en Eliminate the discontinuities of the first derivative at length.
|
|
bool SetContinuousDerivativeLength( VERSION version, double epsilon = EPSILON ) override;
|
|
|
|
void GetProperties( MbProperties & ) override; // \ru Выдать свойства объекта \en Get properties of the object
|
|
void SetProperties( const MbProperties & ) override; // \ru Записать свойства объекта \en Set properties of the object
|
|
|
|
/** \} */
|
|
/** \ru \name Функции полилинии
|
|
\en \name Functions of polyline
|
|
\{ */
|
|
|
|
void Trimm( SArray<MbCartPoint> & point, double t1, double t2, double eps = Math::LengthEps ) const;
|
|
|
|
// \ru Выдать среднюю точку сегмента полилинии \en Get mid-point of a segment of a polyline
|
|
bool GetSegmentMiddlePoint( const MbCartPoint & from, MbCartPoint & midPoint ) const;
|
|
// \ru Выдать линейный сегмент полилинии \en Get linear segment of a polyline
|
|
bool GetLinearSegment( const MbCartPoint & from, MbCartPoint & p1, MbCartPoint & p2 ) const;
|
|
bool GetSegmentLength( const MbCartPoint & from, double & length ) const; // \ru Выдать длину сегмента полилинии \en Get length of segment of a polyline
|
|
ptrdiff_t FindNearestSegment( const MbCartPoint & from ) const; // \ru Найти ближайший к точке сегмент полилинии \en Find the segment of polyline nearest to a point
|
|
MbContour * CreateContour() const; // \ru Сделать контур из полилинии \en Create a contour from a polyline
|
|
// \ru Вставка фаски между двумя соседними элементами \en Insert a chamfer between two neighboring elements
|
|
bool ChamferTwoSegments( ptrdiff_t & index, double len, double angle,
|
|
bool type, bool firstSeg = true );
|
|
bool Chamfer( double len, double angle, bool type ); // \ru Вставка фаски. \en Insertion of the chamfer.
|
|
MbeState RemoveChamfer( const MbCartPoint & pnt ); // \ru Удалить фаску полилинии. \en Remove a chamfer of a polyline.
|
|
// \ru Построить точки и параметры для гладкого сплайна. \en Create points and parameters for a smooth spline.
|
|
bool GetSplinePoints( SArray<MbCartPoint> & points, SArray<double> & arParams ) const;
|
|
MbCubicSpline * CubicSpline() const; // \ru Построить гладкий сплайн из ломаной. \en Create a smooth spline from a polyline.
|
|
|
|
ptrdiff_t GetSegmentsCount() const { return segmentsCount; }
|
|
|
|
double Step ( double t, double sag, ThreeStates dir ) const; ///< \ru Шаг параметра с учетом радиуса кривизны. \en Step of parameter with consideration of curvature.
|
|
double DeviationStep( double t, double angle, ThreeStates dir ) const; ///< \ru Шаг параметра по заданному углу отклонения касательной. \en Step of parameter by a given angle of deviation of tangent.
|
|
|
|
/** \brief \ru Определить точки пересечения с отрезком.
|
|
\en Determine points of intersection with a line segment. \~
|
|
\details \ru Определить точки пересечения ломаной и отрезка. \n
|
|
\en Determine intersection points of the polyline and a line segment. \n \~
|
|
\param[in] lineSegment - \ru Отрезок.
|
|
\en A line segment. \~
|
|
\param[in] xEps - \ru Погрешность по U.
|
|
\en U-accuracy. \~
|
|
\param[out] ttPolyline - \ru Массив параметров на ломаной.
|
|
\en An array of parameters on the polyline. \~
|
|
\param[out] ttSegment - \ru Массив параметров на отрезке.
|
|
\en An array of parameters on the line segment. \~
|
|
\return \ru Количество точек пересечения.
|
|
\en The number of cross points. \~
|
|
*/
|
|
template <class ParamsVector>
|
|
MATH_FUNC( size_t ) SegmentIntersection( const MbLineSegment & lineSegment, double xEps, double yEps, ParamsVector & ttPolyline, ParamsVector & ttSegment ) const;
|
|
|
|
/// \ru Определить положение точки относительно кривой при известном индексе ближайшего сегмента. \en Define the point position relative to the curve when the nearest segment index is known.
|
|
bool PointRelative( const MbCartPoint & pnt, ptrdiff_t nearestSegmentIndex, double eps, MbeItemLocation & iLoc ) const;
|
|
/// \ru Определить номер сегмента (или пару номеров сегментов) по параметру на ломаной. \en Define segment index (or pair of segment indices) by parameter on polyline.
|
|
bool FindSegmentPair( double t, c3d::IndicesPair & ) const;
|
|
/// \ru Определить расстояние от точки до сегмента ломаной как отрезка. \en Calculate distance from a point to segment of polyline.
|
|
double DistanceToPolylineSegment( size_t, const MbCartPoint & ) const;
|
|
/// \ru Самопересечение ломаной. \en Self-intersection of a polyline.
|
|
bool IsSelfIntersecting( double metricEps = Math::LengthEps ) const;
|
|
|
|
/** \} */
|
|
|
|
protected:
|
|
/// \ru Удалить дерево поиска сегментов. \en Delete segments search tree.
|
|
void DeleteSearchTree() const;
|
|
/// \ru Создать и заполнить дерево поиска сегментов. \en Create and fill segments search tree.
|
|
bool CreateSearchTree() const;
|
|
/// \ru Поиск ближайших к точке сегментов по дереву поиска. \en Nearest to point segments by search tree.
|
|
bool FindNearestSegmentsByTree( const MbCartPoint &, c3d::IndicesVector & ) const;
|
|
/// \ru Поиск пересекающихся с отрезком сегментов по дереву поиска. \en Intersecting of line segment and segments of polyline by search tree.
|
|
bool FindIntersectingSegmentsByTree( const MbCartPoint & p1, const MbCartPoint & p2, double xEps, double yEps, c3d::IndicesVector & ) const;
|
|
/// \ru Самопересечение ломаной. \en Self-intersection of a polyline.
|
|
template <class CrossPointsVector>
|
|
bool SelfIntersect( CrossPointsVector &, bool tillFirst, double metricEps ) const;
|
|
|
|
private:
|
|
void operator = ( const MbPolyline & ); // \ru Не реализовано. \en Not implemented.
|
|
|
|
DECLARE_PERSISTENT_CLASS_NEW_DEL( MbPolyline )
|
|
}; // MbPolyline
|
|
|
|
IMPL_PERSISTENT_OPS( MbPolyline )
|
|
|
|
|
|
#endif // __CUR_POLYLINE_H
|