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 WIN32
  29 #include <crtdbg.h>  // DUMP MEMORY LEAKS
  30 #endif
  31
  32 typedef struct
  33 {
  34   double a00, a01, a10, a11 ;   /* Transformation matrix */
  35   double b0, b1 ;               /* Constant vector added on */
  36   double statx, staty ;         /* Coordinates of the stationary point */
  37 }
  38 AffineTrans ;
  39
  40 /* Number of levels to draw the fractal */
  41 static int num_levels = 0 ;
  42
  43 /* The definition of the fractal */
  44 static int num_trans ;
  45 static AffineTrans *affine ;
  46
  47 /* the window title */
  48 char window_title [ 80 ] ;
  49
  50 /* The amount the view is translated */
  51 double xwin = 0.0, ywin = 0.0 ;
  52 double scale_factor = 1.0 ;
  53
  54 /* The current point */
  55 double current_x = 0.0, current_y = 0.0 ;
  56
  57 /* Signals when a glClear is needed */
  58 static GLboolean needClear = GL_TRUE;
  59
  60 static void draw_level ( int num, double m00, double m01, double m10, double m11, double n0, double n1 )
  61 {
  62   /* Draw a fractal transformed by "M", "N" as passed in */
  63   int i ;
  64
  65   for ( i = 0; i < 10; i++ )
  66   {
  67     int random = ( rand( ) >> 10 ) % num_trans;
  68     double new_x = affine[random].a00 * current_x + affine[random].a01 * current_y + affine[random].b0 ;
  69     double new_y = affine[random].a10 * current_x + affine[random].a11 * current_y + affine[random].b1 ;
  70
  71     glVertex2d ( new_x, new_y ) ;
  72     current_x = new_x ;
  73     current_y = new_y ;
  74   }
  75 }
  76
  77 static void
  78 Display(void)
  79 {
  80   if (needClear) {
  81     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  82     needClear = GL_FALSE;
  83   }
  84
  85   /* the curve */
  86   glPushMatrix();
  87   glScaled(2.5, 2.5, 2.5);
  88
  89   glColor4f(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
  90   glBegin ( GL_POINTS ) ;
  91   draw_level ( num_levels, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0 );
  92   glEnd () ;
  93
  94   glPopMatrix();
  95
  96   glFlush();
  97   glutPostRedisplay();  /* Needed so that this function will be called again */
  98 }
  99
 100 static void
 101 Reshape(int width, int height)
 102 {
 103   float ar;
 104   glViewport(0, 0, width, height);
 105   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 106   glLoadIdentity();
 107   ar = (float) width / (float) height;
 108   if( ar > 1 )
 109       glFrustum(-ar, ar, -1.0, 1.0, 2.0, 100.0);
 110   else
 111       glFrustum(-1.0, 1.0, -1/ar, 1/ar, 2.0, 100.0);
 112   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 113   glLoadIdentity();
 114   xwin = -1.0 ;
 115   ywin =  0.0 ;
 116   glTranslated(xwin, ywin, -5.0);
 117   needClear = GL_TRUE;
 118 }
 119
 120 static void
 121 Key(unsigned char key, int x, int y)
 122 {
 123   int changed_settings = 1;
 124
 125   switch (key) {
 126   case 27:  /* Escape key */
 127     glutLeaveMainLoop ();
 128     break;
 129
 130   case 'r' :  case 'R' :
 131     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 132     glLoadIdentity();
 133     xwin = -1.0 ;
 134     ywin = 0.0 ;
 135     glTranslated(xwin, ywin, -5.0);
 136     break ;
 137
 138   default:
 139     changed_settings = 0;
 140     break;
 141   }
 142   if (changed_settings)
 143     needClear = GL_TRUE;
 144   glutPostRedisplay();
 145 }
 146
 147 static void
 148 Special(int key, int x, int y)
 149 {
 150   int changed_settings = 1;
 151
 152   switch (key) {
 153   case GLUT_KEY_UP :
 154     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 155     ywin += 0.1 * scale_factor ;
 156     glTranslated(0.0, 0.1 * scale_factor, 0.0);
 157     break ;
 158
 159   case GLUT_KEY_DOWN :
 160     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 161     ywin -= 0.1 * scale_factor ;
 162     glTranslated(0.0, -0.1 * scale_factor, 0.0);
 163     break ;
 164
 165   case GLUT_KEY_LEFT :
 166     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 167     xwin -= 0.1 * scale_factor ;
 168     glTranslated(-0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 169     break ;
 170
 171   case GLUT_KEY_RIGHT :
 172     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 173     xwin += 0.1 * scale_factor ;
 174     glTranslated(0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 175     break ;
 176
 177   case GLUT_KEY_PAGE_UP :
 178     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 179     glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 180     glScaled(1.25, 1.25, 1.25);
 181     glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 182     scale_factor *= 0.8 ;
 183     break ;
 184
 185   case GLUT_KEY_PAGE_DOWN :
 186     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 187     glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 188     glScaled(0.8, 0.8, 0.8);
 189     glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 190     scale_factor *= 1.25 ;
 191     break ;
 192
 193   default:
 194     changed_settings = 0;
 195     break;
 196   }
 197   if (changed_settings)
 198     needClear = GL_TRUE;
 199
 200   glutPostRedisplay();
 201 }
 202
 203
 204 static int mouse_x = 0, mouse_y = 0 ;
 205 static int button_down = GLUT_DOWN ;
 206
 207 static void
 208 Mouse ( int button, int updown, int x, int y )
 209 {
 210   button_down = updown ;
 211
 212   if ( updown == GLUT_DOWN )
 213   {
 214     mouse_x = x ;
 215     mouse_y = y ;
 216   }
 217 }
 218
 219 static void
 220 MouseMotion ( int x, int y )
 221 {
 222   int window_width  = glutGet ( GLUT_WINDOW_WIDTH  ) ;
 223   int window_height = glutGet ( GLUT_WINDOW_HEIGHT ) ;
 224   int window_size = ( window_width < window_height ) ? window_width : window_height ;
 225
 226   double delta_x = 5.0 * (double)(x - mouse_x) / (double)(window_size) ;
 227   double delta_y = 5.0 * (double)(y - mouse_y) / (double)(window_size) ;
 228
 229   xwin += delta_x * scale_factor ;
 230   ywin -= delta_y * scale_factor ;
 231   glMatrixMode ( GL_MODELVIEW ) ;
 232   glTranslated ( delta_x * scale_factor, -delta_y * scale_factor, 0.0 ) ;
 233
 234   needClear = GL_TRUE;
 235   glutPostRedisplay();
 236
 237   mouse_x = x ;
 238   mouse_y = y ;
 239 }
 240
 241 static void
 242 MouseWheel ( int wheel_number, int direction, int x, int y )
 243 {
 244   double scale = ( direction > 0 ) ? 1.25 : 0.8 ;
 245
 246   glMatrixMode ( GL_MODELVIEW ) ;
 247   glTranslated ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 248   glScaled ( scale, scale, scale ) ;
 249   glTranslated ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 250   scale_factor /= scale ;
 251
 252   needClear = GL_TRUE;
 253   glutPostRedisplay();
 254 }
 255
 256
 257 void readConfigFile ( char *fnme )
 258 {
 259   FILE *fptr = fopen ( fnme, "rt" ) ;
 260   int i ;
 261   char inputline [ 256 ] ;
 262
 263   if ( fptr )
 264   {
 265     /* Read a header line */
 266     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 267
 268     /* Read a comment line */
 269     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 270
 271     /* Read the window title */
 272     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 273     /* We assume here that this line will not exceed 79 characters plus a
 274        newline (window_title is 80 characters long). That'll cause a buffer
 275        overflow. For a simple program like  this, though, we're letting it
 276        slide!
 277     */
 278     sscanf ( inputline, "%[a-zA-Z0-9!@#$%^&*()+=/\\_-\" ]", window_title ) ;
 279
 280     /* Read a comment line */
 281     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 282
 283     /* Read the number of affine transformations */
 284     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 285     sscanf ( inputline, "%d", &num_trans ) ;
 286
 287     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 288
 289     /* Read a comment line */
 290     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 291
 292     for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 293     {
 294       /* Read an affine transformation definition */
 295       fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 296       sscanf ( inputline, "%lf %lf %lf %lf %lf %lf", &affine[i].a00, &affine[i].a01,
 297                        &affine[i].a10, &affine[i].a11, &affine[i].b0, &affine[i].b1 ) ;
 298     }
 299   }
 300   else  /* No data file, set a default */
 301   {
 302     printf ( "ERROR opening file <%s>\n", fnme ) ;
 303     strcpy ( window_title, "Cantor Dust" ) ;
 304     num_trans = 2 ;
 305     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 306     affine[0].a00 = 0.25 ;  affine[0].a01 = 0.00 ;  affine[0].a10 = 0.00 ;  affine[0].a11 = 0.25 ;
 307     affine[0].b0 = 0.0 ;    affine[0].b1 = 0.0 ;
 308     affine[1].a00 = 0.25 ;  affine[1].a01 = 0.00 ;  affine[1].a10 = 0.00 ;  affine[1].a11 = 0.25 ;
 309     affine[1].b0 = 0.5 ;    affine[1].b1 = 0.0 ;
 310   }
 311
 312   for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 313   {
 314     double m00, m01, m10, m11 ;  /* Matrix "I" minus "A" */
 315     double determ ;              /* Determinant of this matrix */
 316
 317     /* Calculate the stationary point */
 318
 319     m00 = 1.0 - affine[i].a00 ;
 320     m01 =     - affine[i].a01 ;
 321     m10 =     - affine[i].a10 ;
 322     m11 = 1.0 - affine[i].a11 ;
 323
 324     determ = m00 * m11 - m01 * m10 ;
 325
 326     if ( fabs ( determ ) > 1.e-6 )
 327     {
 328       affine[i].statx = (  m11 * affine[i].b0 - m01 * affine[i].b1 ) / determ ;
 329       affine[i].staty = ( -m10 * affine[i].b0 + m00 * affine[i].b1 ) / determ ;
 330     }
 331     else
 332       affine[i].statx = affine[i].staty = 0.0 ;
 333   }
 334 }
 335
 336 int
 337 main(int argc, char *argv[])
 338 {
 339   int fractal_window ;
 340
 341   glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_SINGLE );
 342
 343   glutInitWindowSize(500, 250);
 344   glutInitWindowPosition ( 140, 140 ) ;
 345   glutInit(&argc, argv);
 346
 347   if ( argc > 1 )
 348     readConfigFile ( argv[1] ) ;
 349   else
 350     readConfigFile ( "fractals.dat" ) ;
 351
 352   fractal_window = glutCreateWindow( window_title );
 353
 354   glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
 355
 356   glutReshapeFunc(Reshape);
 357   glutKeyboardFunc(Key);
 358   glutSpecialFunc(Special);
 359   glutDisplayFunc(Display);
 360   glutMouseFunc(Mouse);
 361   glutMotionFunc(MouseMotion);
 362   glutMouseWheelFunc(MouseWheel);
 363
 364   glutMainLoop();
 365
 366   printf ( "Back from the 'freeglut' main loop\n" ) ;
 367
 368   free ( affine ) ;
 369
 370 #ifdef WIN32
 371   _CrtDumpMemoryLeaks () ;  // DUMP MEMORY LEAK INFORMATION
 372 #endif
 373
 374   return 0;             /* ANSI C requires main to return int. */
 375 }