git.mutantstargoat.com Git - freeglut/blob - demos/Fractals_random/fractals_random.c

   1 /* fractals_random.c */
   2 /* This demo shows a single-buffering "freeglut" example. */
   3
   4 /*
   5  * Program to draw a fractal by Michael Barnsley's stochastic algorithm.
   6  * Algorithm:
   7  *  (1) Define the affine transformations (of the form r(i+1) = A r(i) + b )
   8  *  (2) Find the stationary point for the first transformation
   9  *  (3) To draw:
  10  *        - Pick a random integer between 1 and the number of transformations (inclusive)
  11  *        - Send the current point through the transformation to create the new current point
  12  *        - Plot the new current point
  13  */
  14
  15 /*
  16  * User Commands:
  17  *  PgUp, PgDn - increase/decrease scaling
  18  *  Arrow keys - translate viewing section
  19  *  r - reset view
  20  *  Escape - quit
  21  */
  22
  23 #include <GL/freeglut.h>
  24 #include <stdio.h>
  25 #include <stdlib.h>
  26 #include <string.h>
  27 #include <math.h>
  28 #define FGH_PI       3.14159265358979323846
  29 #ifdef _MSC_VER
  30 /* DUMP MEMORY LEAKS */
  31 #include <crtdbg.h>
  32 #endif
  33
  34 typedef struct
  35 {
  36   double a00, a01, a10, a11 ;   /* Transformation matrix */
  37   double b0, b1 ;               /* Constant vector added on */
  38   double statx, staty ;         /* Coordinates of the stationary point */
  39 }
  40 AffineTrans ;
  41
  42 /* Number of levels to draw the fractal */
  43 static int num_levels = 0 ;
  44
  45 /* The definition of the fractal */
  46 static int num_trans ;
  47 static AffineTrans *affine ;
  48
  49 /* the window title */
  50 char window_title [ 80 ] ;
  51
  52 /* The amount the view is translated */
  53 double xwin = 0.0, ywin = 0.0 ;
  54 double scale_factor = 1.0 ;
  55
  56 /* The current point */
  57 double current_x = 0.0, current_y = 0.0 ;
  58
  59 /* Signals when a glClear is needed */
  60 static GLboolean needClear = GL_TRUE;
  61
  62 static void draw_level ( int num, double m00, double m01, double m10, double m11, double n0, double n1 )
  63 {
  64   /* Draw a fractal transformed by "M", "N" as passed in */
  65   int i ;
  66
  67   for ( i = 0; i < 10; i++ )
  68   {
  69     int random = ( rand( ) >> 10 ) % num_trans;
  70     double new_x = affine[random].a00 * current_x + affine[random].a01 * current_y + affine[random].b0 ;
  71     double new_y = affine[random].a10 * current_x + affine[random].a11 * current_y + affine[random].b1 ;
  72
  73     glVertex2d ( new_x, new_y ) ;
  74     current_x = new_x ;
  75     current_y = new_y ;
  76   }
  77 }
  78
  79 static void
  80 Display(void)
  81 {
  82   if (needClear) {
  83     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  84     needClear = GL_FALSE;
  85   }
  86
  87   /* the curve */
  88   glPushMatrix();
  89   glScaled(2.5, 2.5, 2.5);
  90
  91   glColor4f(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
  92   glBegin ( GL_POINTS ) ;
  93   draw_level ( num_levels, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0 );
  94   glEnd () ;
  95
  96   glPopMatrix();
  97
  98   glFlush();
  99   glutPostRedisplay();  /* Needed so that this function will be called again */
 100 }
 101
 102 static void
 103 Reshape(int width, int height)
 104 {
 105   float ar;
 106   glViewport(0, 0, width, height);
 107   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 108   glLoadIdentity();
 109   ar = (float) width / (float) height;
 110   if( ar > 1 )
 111       glFrustum(-ar, ar, -1.0, 1.0, 2.0, 100.0);
 112   else
 113       glFrustum(-1.0, 1.0, -1/ar, 1/ar, 2.0, 100.0);
 114   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 115   glLoadIdentity();
 116   xwin = -1.0 ;
 117   ywin =  0.0 ;
 118   glTranslated(xwin, ywin, -5.0);
 119   needClear = GL_TRUE;
 120 }
 121
 122 static void
 123 Key(unsigned char key, int x, int y)
 124 {
 125   int changed_settings = 1;
 126
 127   switch (key) {
 128   case 27:  /* Escape key */
 129     glutLeaveMainLoop ();
 130     break;
 131
 132   case 'r' :  case 'R' :
 133     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 134     glLoadIdentity();
 135     xwin = -1.0 ;
 136     ywin = 0.0 ;
 137     glTranslated(xwin, ywin, -5.0);
 138     break ;
 139
 140   default:
 141     changed_settings = 0;
 142     break;
 143   }
 144   if (changed_settings)
 145     needClear = GL_TRUE;
 146   glutPostRedisplay();
 147 }
 148
 149 static void
 150 Special(int key, int x, int y)
 151 {
 152   int changed_settings = 1;
 153
 154   switch (key) {
 155   case GLUT_KEY_UP :
 156     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 157     ywin += 0.1 * scale_factor ;
 158     glTranslated(0.0, 0.1 * scale_factor, 0.0);
 159     break ;
 160
 161   case GLUT_KEY_DOWN :
 162     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 163     ywin -= 0.1 * scale_factor ;
 164     glTranslated(0.0, -0.1 * scale_factor, 0.0);
 165     break ;
 166
 167   case GLUT_KEY_LEFT :
 168     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 169     xwin -= 0.1 * scale_factor ;
 170     glTranslated(-0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 171     break ;
 172
 173   case GLUT_KEY_RIGHT :
 174     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 175     xwin += 0.1 * scale_factor ;
 176     glTranslated(0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 177     break ;
 178
 179   case GLUT_KEY_PAGE_UP :
 180     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 181     glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 182     glScaled(1.25, 1.25, 1.25);
 183     glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 184     scale_factor *= 0.8 ;
 185     break ;
 186
 187   case GLUT_KEY_PAGE_DOWN :
 188     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 189     glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 190     glScaled(0.8, 0.8, 0.8);
 191     glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 192     scale_factor *= 1.25 ;
 193     break ;
 194
 195   default:
 196     changed_settings = 0;
 197     break;
 198   }
 199   if (changed_settings)
 200     needClear = GL_TRUE;
 201
 202   glutPostRedisplay();
 203 }
 204
 205
 206 static int mouse_x = 0, mouse_y = 0 ;
 207 static int button_down = GLUT_DOWN ;
 208
 209 static void
 210 Mouse ( int button, int updown, int x, int y )
 211 {
 212   button_down = updown ;
 213
 214   if ( updown == GLUT_DOWN )
 215   {
 216     mouse_x = x ;
 217     mouse_y = y ;
 218   }
 219 }
 220
 221 static void
 222 MouseMotion ( int x, int y )
 223 {
 224   int window_width  = glutGet ( GLUT_WINDOW_WIDTH  ) ;
 225   int window_height = glutGet ( GLUT_WINDOW_HEIGHT ) ;
 226   int window_size = ( window_width < window_height ) ? window_width : window_height ;
 227
 228   double delta_x = 5.0 * (double)(x - mouse_x) / (double)(window_size) ;
 229   double delta_y = 5.0 * (double)(y - mouse_y) / (double)(window_size) ;
 230
 231   xwin += delta_x * scale_factor ;
 232   ywin -= delta_y * scale_factor ;
 233   glMatrixMode ( GL_MODELVIEW ) ;
 234   glTranslated ( delta_x * scale_factor, -delta_y * scale_factor, 0.0 ) ;
 235
 236   needClear = GL_TRUE;
 237   glutPostRedisplay();
 238
 239   mouse_x = x ;
 240   mouse_y = y ;
 241 }
 242
 243 static void
 244 MouseWheel ( int wheel_number, int direction, int x, int y )
 245 {
 246   double scale = ( direction > 0 ) ? 1.25 : 0.8 ;
 247
 248   glMatrixMode ( GL_MODELVIEW ) ;
 249   glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 250   glScaled ( scale, scale, scale ) ;
 251   glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 252   scale_factor /= scale ;
 253
 254   needClear = GL_TRUE;
 255   glutPostRedisplay();
 256 }
 257
 258
 259 static void
 260 checkedFGets ( char *s, int size, FILE *stream )
 261 {
 262   if ( fgets ( s, size, stream ) == NULL ) {
 263     fprintf ( stderr, "fgets failed\n");
 264     exit ( EXIT_FAILURE );
 265   }
 266 }
 267
 268
 269 void readConfigFile ( char *fnme )
 270 {
 271   FILE *fptr = fopen ( fnme, "rt" ) ;
 272   int i ;
 273   char inputline [ 256 ] ;
 274
 275   if ( fptr )
 276   {
 277     /* Read a header line */
 278     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 279
 280     /* Read a comment line */
 281     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 282
 283     /* Read the window title */
 284     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 285     /* We assume here that this line will not exceed 79 characters plus a
 286        newline (window_title is 80 characters long). That'll cause a buffer
 287        overflow. For a simple program like  this, though, we're letting it
 288        slide!
 289     */
 290     sscanf ( inputline, "%[a-zA-Z0-9!@#$%^&*()+=/\\_-\" ]", window_title ) ;
 291
 292     /* Read a comment line */
 293     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 294
 295     /* Read the number of affine transformations */
 296     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 297     sscanf ( inputline, "%d", &num_trans ) ;
 298
 299     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 300
 301     /* Read a comment line */
 302     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 303
 304     for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 305     {
 306       /* Read an affine transformation definition */
 307       checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 308       sscanf ( inputline, "%lf %lf %lf %lf %lf %lf", &affine[i].a00, &affine[i].a01,
 309                        &affine[i].a10, &affine[i].a11, &affine[i].b0, &affine[i].b1 ) ;
 310     }
 311   }
 312   else  /* No data file, set a default */
 313   {
 314     printf ( "ERROR opening file <%s>\n", fnme ) ;
 315     strcpy ( window_title, "Koch Snowflake" ) ;
 316     num_trans = 4 ;
 317     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 318     affine[0].a00 = 1/3. ;  affine[0].a01 = 0.00 ;  affine[0].a10 = 0.00 ;  affine[0].a11 = 1/3. ;
 319     affine[0].b0 = 0.0 ;    affine[0].b1 = 0.0 ;
 320
 321     affine[1].a00 = 1/6. ;  affine[1].a01 = -1/3.*sin(FGH_PI/3.) ;   affine[1].a10 = 1/3.*sin(FGH_PI/3.) ;   affine[1].a11 = 1/6. ;
 322     affine[1].b0 = 1/3. ;   affine[1].b1 = 0.0 ;
 323
 324     affine[2].a00 = 1/6. ;  affine[2].a01 = -1/3.*sin(-FGH_PI/3.) ;  affine[2].a10 = 1/3.*sin(-FGH_PI/3.) ;  affine[2].a11 = 1/6. ;
 325     affine[2].b0 = 0.5 ;    affine[2].b1 = sqrt(3)/6. ;
 326
 327     affine[3].a00 = 1/3. ;  affine[3].a01 = 0.00 ;  affine[3].a10 = 0.00 ;  affine[3].a11 = 1/3. ;
 328     affine[3].b0 = 2/3. ;   affine[3].b1 = 0.0 ;
 329   }
 330
 331   for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 332   {
 333     double m00, m01, m10, m11 ;  /* Matrix "I" minus "A" */
 334     double determ ;              /* Determinant of this matrix */
 335
 336     /* Calculate the stationary point */
 337
 338     m00 = 1.0 - affine[i].a00 ;
 339     m01 =     - affine[i].a01 ;
 340     m10 =     - affine[i].a10 ;
 341     m11 = 1.0 - affine[i].a11 ;
 342
 343     determ = m00 * m11 - m01 * m10 ;
 344
 345     if ( fabs ( determ ) > 1.e-6 )
 346     {
 347       affine[i].statx = (  m11 * affine[i].b0 - m01 * affine[i].b1 ) / determ ;
 348       affine[i].staty = ( -m10 * affine[i].b0 + m00 * affine[i].b1 ) / determ ;
 349     }
 350     else
 351       affine[i].statx = affine[i].staty = 0.0 ;
 352   }
 353 }
 354
 355 int
 356 main(int argc, char *argv[])
 357 {
 358   glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_SINGLE );
 359
 360   glutInitWindowSize(500, 250);
 361   glutInitWindowPosition ( 140, 140 ) ;
 362   glutInit(&argc, argv);
 363
 364   if ( argc > 1 )
 365     readConfigFile ( argv[1] ) ;
 366   else
 367     readConfigFile ( "fractals.dat" ) ;
 368
 369   glutCreateWindow( window_title );
 370
 371   glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
 372
 373   glutReshapeFunc(Reshape);
 374   glutKeyboardFunc(Key);
 375   glutSpecialFunc(Special);
 376   glutDisplayFunc(Display);
 377   glutMouseFunc(Mouse);
 378   glutMotionFunc(MouseMotion);
 379   glutMouseWheelFunc(MouseWheel);
 380
 381   glutMainLoop();
 382
 383   printf ( "Back from the 'freeglut' main loop\n" ) ;
 384
 385   free ( affine ) ;
 386
 387 #ifdef _MSC_VER
 388   /* DUMP MEMORY LEAK INFORMATION */
 389   _CrtDumpMemoryLeaks () ;
 390 #endif
 391
 392   return 0;             /* ANSI C requires main to return int. */
 393 }