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 <math.h>
  27
  28 typedef struct
  29 {
  30   double a00, a01, a10, a11 ;   /* Transformation matrix */
  31   double b0, b1 ;               /* Constant vector added on */
  32   double statx, staty ;         /* Coordinates of the stationary point */
  33 }
  34 AffineTrans ;
  35
  36 /* Number of levels to draw the fractal */
  37 static int num_levels = 0 ;
  38
  39 /* The definition of the fractal */
  40 static int num_trans ;
  41 static AffineTrans *affine ;
  42
  43 /* the window title */
  44 char window_title [ 80 ] ;
  45
  46 /* The amount the view is translated */
  47 float xwin = 0.0, ywin = 0.0 ;
  48 float scale_factor = 1.0 ;
  49
  50 /* The current point */
  51 float current_x = 0.0, current_y = 0.0 ;
  52
  53 /* Signals when a glClear is needed */
  54 static GLboolean needClear = GL_TRUE;
  55
  56 static void draw_level ( int num, double m00, double m01, double m10, double m11, double n0, double n1 )
  57 {
  58   /* Draw a fractal transformed by "M", "N" as passed in */
  59   int i ;
  60
  61   for ( i = 0; i < 10; i++ )
  62   {
  63     int random = (rand() >> 10) % num_trans;
  64     float new_x = affine[random].a00 * current_x + affine[random].a01 * current_y + affine[random].b0 ;
  65     float new_y = affine[random].a10 * current_x + affine[random].a11 * current_y + affine[random].b1 ;
  66
  67     glVertex2f ( new_x, new_y ) ;
  68     current_x = new_x ;
  69     current_y = new_y ;
  70   }
  71 }
  72
  73 static void
  74 Display(void)
  75 {
  76   if (needClear) {
  77     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
  78     needClear = GL_FALSE;
  79   }
  80
  81   /* the curve */
  82   glPushMatrix();
  83   glScalef(2.5, 2.5, 2.5);
  84
  85   glColor4f(0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
  86   glBegin ( GL_POINTS ) ;
  87   draw_level ( num_levels, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0 );
  88   glEnd () ;
  89
  90   glPopMatrix();
  91
  92   glFlush();
  93   glutPostRedisplay();  /* Needed so that this function will be called again */
  94 }
  95
  96 static void
  97 Reshape(int width, int height)
  98 {
  99   float ar;
 100   glViewport(0, 0, width, height);
 101   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 102   glLoadIdentity();
 103   ar = (float) width / (float) height;
 104   if( ar > 1 )
 105       glFrustum(-ar, ar, -1.0, 1.0, 2.0, 100.0);
 106   else
 107       glFrustum(-1.0, 1.0, -1/ar, 1/ar, 2.0, 100.0);
 108   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 109   glLoadIdentity();
 110   xwin = -1.0 ;
 111   ywin =  0.0 ;
 112   glTranslatef(xwin, ywin, -5.0);
 113   needClear = GL_TRUE;
 114 }
 115
 116 static void
 117 Key(unsigned char key, int x, int y)
 118 {
 119   int changed_settings = 1;
 120
 121   switch (key) {
 122   case 27:  /* Escape key */
 123     glutLeaveMainLoop ();
 124     break;
 125
 126   case 'r' :  case 'R' :
 127     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 128     glLoadIdentity();
 129     xwin = -1.0 ;
 130     ywin = 0.0 ;
 131     glTranslatef(xwin, ywin, -5.0);
 132     break ;
 133
 134   default:
 135     changed_settings = 0;
 136     break;
 137   }
 138   if (changed_settings)
 139     needClear = GL_TRUE;
 140   glutPostRedisplay();
 141 }
 142
 143 static void
 144 Special(int key, int x, int y)
 145 {
 146   int changed_settings = 1;
 147
 148   switch (key) {
 149   case GLUT_KEY_UP :
 150     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 151     ywin += 0.1 * scale_factor ;
 152     glTranslatef(0.0, 0.1 * scale_factor, 0.0);
 153     break ;
 154
 155   case GLUT_KEY_DOWN :
 156     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 157     ywin -= 0.1 * scale_factor ;
 158     glTranslatef(0.0, -0.1 * scale_factor, 0.0);
 159     break ;
 160
 161   case GLUT_KEY_LEFT :
 162     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 163     xwin -= 0.1 * scale_factor ;
 164     glTranslatef(-0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 165     break ;
 166
 167   case GLUT_KEY_RIGHT :
 168     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 169     xwin += 0.1 * scale_factor ;
 170     glTranslatef(0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 171     break ;
 172
 173   case GLUT_KEY_PAGE_UP :
 174     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 175     glTranslatef ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 176     glScalef(1.25, 1.25, 1.25);
 177     glTranslatef ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 178     scale_factor *= 0.8 ;
 179     break ;
 180
 181   case GLUT_KEY_PAGE_DOWN :
 182     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 183     glTranslatef ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 184     glScalef(0.8, 0.8, 0.8);
 185     glTranslatef ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 186     scale_factor *= 1.25 ;
 187     break ;
 188
 189   default:
 190     changed_settings = 0;
 191     break;
 192   }
 193   if (changed_settings)
 194     needClear = GL_TRUE;
 195
 196   glutPostRedisplay();
 197 }
 198
 199
 200 void readConfigFile ( char *fnme )
 201 {
 202   FILE *fptr = fopen ( fnme, "rt" ) ;
 203   int i ;
 204   char inputline [ 256 ] ;
 205
 206   if ( fptr )
 207   {
 208     /* Read a header line */
 209     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 210
 211     /* Read a comment line */
 212     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 213
 214     /* Read the window title */
 215     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 216     /* We assume here that this line will not exceed 79 characters plus a
 217        newline (window_title is 80 characters long). That'll cause a buffer
 218        overflow. For a simple program like  this, though, we're letting it
 219        slide!
 220     */
 221     sscanf ( inputline, "%[a-zA-Z0-9!@#$%^&*()+=/\\_-\" ]", window_title ) ;
 222
 223     /* Read a comment line */
 224     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 225
 226     /* Read the number of affine transformations */
 227     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 228     sscanf ( inputline, "%d", &num_trans ) ;
 229
 230     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 231
 232     /* Read a comment line */
 233     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 234
 235     for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 236     {
 237       /* Read an affine transformation definition */
 238       fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 239       sscanf ( inputline, "%lf %lf %lf %lf %lf %lf", &affine[i].a00, &affine[i].a01,
 240                        &affine[i].a10, &affine[i].a11, &affine[i].b0, &affine[i].b1 ) ;
 241     }
 242   }
 243   else  /* No data file, set a default */
 244   {
 245     printf ( "ERROR opening file <%s>\n", fnme ) ;
 246     strcpy ( window_title, "Cantor Dust" ) ;
 247     num_trans = 2 ;
 248     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 249     affine[0].a00 = 0.25 ;  affine[0].a01 = 0.00 ;  affine[0].a10 = 0.00 ;  affine[0].a11 = 0.25 ;
 250     affine[0].b0 = 0.0 ;    affine[0].b1 = 0.0 ;
 251     affine[1].a00 = 0.25 ;  affine[1].a01 = 0.00 ;  affine[1].a10 = 0.00 ;  affine[1].a11 = 0.25 ;
 252     affine[1].b0 = 0.5 ;    affine[1].b1 = 0.0 ;
 253   }
 254
 255   for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 256   {
 257     double m00, m01, m10, m11 ;  /* Matrix "I" minus "A" */
 258     double determ ;              /* Determinant of this matrix */
 259
 260     /* Calculate the stationary point */
 261
 262     m00 = 1.0 - affine[i].a00 ;
 263     m01 =     - affine[i].a01 ;
 264     m10 =     - affine[i].a10 ;
 265     m11 = 1.0 - affine[i].a11 ;
 266
 267     determ = m00 * m11 - m01 * m10 ;
 268
 269     if ( fabs ( determ ) > 1.e-6 )
 270     {
 271       affine[i].statx = (  m11 * affine[i].b0 - m01 * affine[i].b1 ) / determ ;
 272       affine[i].staty = ( -m10 * affine[i].b0 + m00 * affine[i].b1 ) / determ ;
 273     }
 274     else
 275       affine[i].statx = affine[i].staty = 0.0 ;
 276   }
 277 }
 278
 279 int
 280 main(int argc, char *argv[])
 281 {
 282   int fractal_window ;
 283
 284   glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_SINGLE );
 285
 286   glutInitWindowSize(500, 250);
 287   glutInitWindowPosition ( 140, 140 ) ;
 288   glutInit(&argc, argv);
 289
 290   if ( argc > 1 )
 291     readConfigFile ( argv[1] ) ;
 292   else
 293     readConfigFile ( "fractals.dat" ) ;
 294
 295   fractal_window = glutCreateWindow( window_title );
 296
 297   glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
 298
 299   glutReshapeFunc(Reshape);
 300   glutKeyboardFunc(Key);
 301   glutSpecialFunc(Special);
 302   glutDisplayFunc(Display);
 303
 304   glutMainLoop();
 305
 306   printf ( "Back from the 'freeglut' main loop\n" ) ;
 307
 308   return 0;             /* ANSI C requires main to return int. */
 309 }