git.mutantstargoat.com Git - freeglut/blob - progs/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 #ifdef _MSC_VER
  29 /* DUMP MEMORY LEAKS */
  30 #include <crtdbg.h>
  31 #endif
  32
  33 typedef struct
  34 {
  35   double a00, a01, a10, a11 ;   /* Transformation matrix */
  36   double b0, b1 ;               /* Constant vector added on */
  37   double statx, staty ;         /* Coordinates of the stationary point */
  38 }
  39 AffineTrans ;
  40
  41 /* Number of levels to draw the fractal */
  42 static int num_levels = 0 ;
  43
  44 /* The definition of the fractal */
  45 static int num_trans ;
  46 static AffineTrans *affine ;
  47
  48 /* the window title */
  49 char window_title [ 80 ] ;
  50
  51 /* The amount the view is translated */
  52 double xwin = 0.0, ywin = 0.0 ;
  53 double scale_factor = 1.0 ;
  54
  55 /* The current point */
  56 double current_x = 0.0, current_y = 0.0 ;
  57
  58 /* Signals when a glClear is needed */
  59 static GLboolean needClear = GL_TRUE;
  60
  61 static void draw_level ( int num, double m00, double m01, double m10, double m11, double n0, double n1 )
  62 {
  63   /* Draw a fractal transformed by "M", "N" as passed in */
  64   int i ;
  65
  66   for ( i = 0; i < 10; i++ )
  67   {
  68     int random = ( rand( ) >> 10 ) % num_trans;
  69     double new_x = affine[random].a00 * current_x + affine[random].a01 * current_y + affine[random].b0 ;
  70     double new_y = affine[random].a10 * current_x + affine[random].a11 * current_y + affine[random].b1 ;
  71
  72     glVertex2d ( new_x, new_y ) ;
  73     current_x = new_x ;
  74     current_y = new_y ;
  75   }
  76 }
  77
  78 static void
  79 Display(void)
  80 {
  81   if (needClear) {
  82     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  83     needClear = GL_FALSE;
  84   }
  85
  86   /* the curve */
  87   glPushMatrix();
  88   glScaled(2.5, 2.5, 2.5);
  89
  90   glColor4f(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
  91   glBegin ( GL_POINTS ) ;
  92   draw_level ( num_levels, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0 );
  93   glEnd () ;
  94
  95   glPopMatrix();
  96
  97   glFlush();
  98   glutPostRedisplay();  /* Needed so that this function will be called again */
  99 }
 100
 101 static void
 102 Reshape(int width, int height)
 103 {
 104   float ar;
 105   glViewport(0, 0, width, height);
 106   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 107   glLoadIdentity();
 108   ar = (float) width / (float) height;
 109   if( ar > 1 )
 110       glFrustum(-ar, ar, -1.0, 1.0, 2.0, 100.0);
 111   else
 112       glFrustum(-1.0, 1.0, -1/ar, 1/ar, 2.0, 100.0);
 113   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 114   glLoadIdentity();
 115   xwin = -1.0 ;
 116   ywin =  0.0 ;
 117   glTranslated(xwin, ywin, -5.0);
 118   needClear = GL_TRUE;
 119 }
 120
 121 static void
 122 Key(unsigned char key, int x, int y)
 123 {
 124   int changed_settings = 1;
 125
 126   switch (key) {
 127   case 27:  /* Escape key */
 128     glutLeaveMainLoop ();
 129     break;
 130
 131   case 'r' :  case 'R' :
 132     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 133     glLoadIdentity();
 134     xwin = -1.0 ;
 135     ywin = 0.0 ;
 136     glTranslated(xwin, ywin, -5.0);
 137     break ;
 138
 139   default:
 140     changed_settings = 0;
 141     break;
 142   }
 143   if (changed_settings)
 144     needClear = GL_TRUE;
 145   glutPostRedisplay();
 146 }
 147
 148 static void
 149 Special(int key, int x, int y)
 150 {
 151   int changed_settings = 1;
 152
 153   switch (key) {
 154   case GLUT_KEY_UP :
 155     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 156     ywin += 0.1 * scale_factor ;
 157     glTranslated(0.0, 0.1 * scale_factor, 0.0);
 158     break ;
 159
 160   case GLUT_KEY_DOWN :
 161     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 162     ywin -= 0.1 * scale_factor ;
 163     glTranslated(0.0, -0.1 * scale_factor, 0.0);
 164     break ;
 165
 166   case GLUT_KEY_LEFT :
 167     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 168     xwin -= 0.1 * scale_factor ;
 169     glTranslated(-0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 170     break ;
 171
 172   case GLUT_KEY_RIGHT :
 173     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 174     xwin += 0.1 * scale_factor ;
 175     glTranslated(0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 176     break ;
 177
 178   case GLUT_KEY_PAGE_UP :
 179     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 180     glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 181     glScaled(1.25, 1.25, 1.25);
 182     glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 183     scale_factor *= 0.8 ;
 184     break ;
 185
 186   case GLUT_KEY_PAGE_DOWN :
 187     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 188     glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 189     glScaled(0.8, 0.8, 0.8);
 190     glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 191     scale_factor *= 1.25 ;
 192     break ;
 193
 194   default:
 195     changed_settings = 0;
 196     break;
 197   }
 198   if (changed_settings)
 199     needClear = GL_TRUE;
 200
 201   glutPostRedisplay();
 202 }
 203
 204
 205 static int mouse_x = 0, mouse_y = 0 ;
 206 static int button_down = GLUT_DOWN ;
 207
 208 static void
 209 Mouse ( int button, int updown, int x, int y )
 210 {
 211   button_down = updown ;
 212
 213   if ( updown == GLUT_DOWN )
 214   {
 215     mouse_x = x ;
 216     mouse_y = y ;
 217   }
 218 }
 219
 220 static void
 221 MouseMotion ( int x, int y )
 222 {
 223   int window_width  = glutGet ( GLUT_WINDOW_WIDTH  ) ;
 224   int window_height = glutGet ( GLUT_WINDOW_HEIGHT ) ;
 225   int window_size = ( window_width < window_height ) ? window_width : window_height ;
 226
 227   double delta_x = 5.0 * (double)(x - mouse_x) / (double)(window_size) ;
 228   double delta_y = 5.0 * (double)(y - mouse_y) / (double)(window_size) ;
 229
 230   xwin += delta_x * scale_factor ;
 231   ywin -= delta_y * scale_factor ;
 232   glMatrixMode ( GL_MODELVIEW ) ;
 233   glTranslated ( delta_x * scale_factor, -delta_y * scale_factor, 0.0 ) ;
 234
 235   needClear = GL_TRUE;
 236   glutPostRedisplay();
 237
 238   mouse_x = x ;
 239   mouse_y = y ;
 240 }
 241
 242 static void
 243 MouseWheel ( int wheel_number, int direction, int x, int y )
 244 {
 245   double scale = ( direction > 0 ) ? 1.25 : 0.8 ;
 246
 247   glMatrixMode ( GL_MODELVIEW ) ;
 248   glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 249   glScaled ( scale, scale, scale ) ;
 250   glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 251   scale_factor /= scale ;
 252
 253   needClear = GL_TRUE;
 254   glutPostRedisplay();
 255 }
 256
 257
 258 static void
 259 checkedFGets ( char *s, int size, FILE *stream )
 260 {
 261   if ( fgets ( s, size, stream ) == NULL ) {
 262     fprintf ( stderr, "fgets failed\n");
 263     exit ( EXIT_FAILURE );
 264   }
 265 }
 266
 267
 268 void readConfigFile ( char *fnme )
 269 {
 270   FILE *fptr = fopen ( fnme, "rt" ) ;
 271   int i ;
 272   char inputline [ 256 ] ;
 273
 274   if ( fptr )
 275   {
 276     /* Read a header line */
 277     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 278
 279     /* Read a comment line */
 280     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 281
 282     /* Read the window title */
 283     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 284     /* We assume here that this line will not exceed 79 characters plus a
 285        newline (window_title is 80 characters long). That'll cause a buffer
 286        overflow. For a simple program like  this, though, we're letting it
 287        slide!
 288     */
 289     sscanf ( inputline, "%[a-zA-Z0-9!@#$%^&*()+=/\\_-\" ]", window_title ) ;
 290
 291     /* Read a comment line */
 292     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 293
 294     /* Read the number of affine transformations */
 295     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 296     sscanf ( inputline, "%d", &num_trans ) ;
 297
 298     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 299
 300     /* Read a comment line */
 301     checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 302
 303     for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 304     {
 305       /* Read an affine transformation definition */
 306       checkedFGets ( inputline, sizeof ( inputline ), fptr ) ;
 307       sscanf ( inputline, "%lf %lf %lf %lf %lf %lf", &affine[i].a00, &affine[i].a01,
 308                        &affine[i].a10, &affine[i].a11, &affine[i].b0, &affine[i].b1 ) ;
 309     }
 310   }
 311   else  /* No data file, set a default */
 312   {
 313     printf ( "ERROR opening file <%s>\n", fnme ) ;
 314     strcpy ( window_title, "Cantor Dust" ) ;
 315     num_trans = 2 ;
 316     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 317     affine[0].a00 = 0.25 ;  affine[0].a01 = 0.00 ;  affine[0].a10 = 0.00 ;  affine[0].a11 = 0.25 ;
 318     affine[0].b0 = 0.0 ;    affine[0].b1 = 0.0 ;
 319     affine[1].a00 = 0.25 ;  affine[1].a01 = 0.00 ;  affine[1].a10 = 0.00 ;  affine[1].a11 = 0.25 ;
 320     affine[1].b0 = 0.5 ;    affine[1].b1 = 0.0 ;
 321   }
 322
 323   for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 324   {
 325     double m00, m01, m10, m11 ;  /* Matrix "I" minus "A" */
 326     double determ ;              /* Determinant of this matrix */
 327
 328     /* Calculate the stationary point */
 329
 330     m00 = 1.0 - affine[i].a00 ;
 331     m01 =     - affine[i].a01 ;
 332     m10 =     - affine[i].a10 ;
 333     m11 = 1.0 - affine[i].a11 ;
 334
 335     determ = m00 * m11 - m01 * m10 ;
 336
 337     if ( fabs ( determ ) > 1.e-6 )
 338     {
 339       affine[i].statx = (  m11 * affine[i].b0 - m01 * affine[i].b1 ) / determ ;
 340       affine[i].staty = ( -m10 * affine[i].b0 + m00 * affine[i].b1 ) / determ ;
 341     }
 342     else
 343       affine[i].statx = affine[i].staty = 0.0 ;
 344   }
 345 }
 346
 347 int
 348 main(int argc, char *argv[])
 349 {
 350   int fractal_window ;
 351
 352   glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_SINGLE );
 353
 354   glutInitWindowSize(500, 250);
 355   glutInitWindowPosition ( 140, 140 ) ;
 356   glutInit(&argc, argv);
 357
 358   if ( argc > 1 )
 359     readConfigFile ( argv[1] ) ;
 360   else
 361     readConfigFile ( "fractals.dat" ) ;
 362
 363   fractal_window = glutCreateWindow( window_title );
 364
 365   glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
 366
 367   glutReshapeFunc(Reshape);
 368   glutKeyboardFunc(Key);
 369   glutSpecialFunc(Special);
 370   glutDisplayFunc(Display);
 371   glutMouseFunc(Mouse);
 372   glutMotionFunc(MouseMotion);
 373   glutMouseWheelFunc(MouseWheel);
 374
 375   glutMainLoop();
 376
 377   printf ( "Back from the 'freeglut' main loop\n" ) ;
 378
 379   free ( affine ) ;
 380
 381 #ifdef _MSC_VER
 382   /* DUMP MEMORY LEAK INFORMATION */
 383   _CrtDumpMemoryLeaks () ;
 384 #endif
 385
 386   return 0;             /* ANSI C requires main to return int. */
 387 }