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 #ifdef WIN32
  28 #include <crtdbg.h>  // DUMP MEMORY LEAKS
  29 #endif
  30
  31 typedef struct
  32 {
  33   double a00, a01, a10, a11 ;   /* Transformation matrix */
  34   double b0, b1 ;               /* Constant vector added on */
  35   double statx, staty ;         /* Coordinates of the stationary point */
  36 }
  37 AffineTrans ;
  38
  39 /* Number of levels to draw the fractal */
  40 static int num_levels = 0 ;
  41
  42 /* The definition of the fractal */
  43 static int num_trans ;
  44 static AffineTrans *affine ;
  45
  46 /* the window title */
  47 char window_title [ 80 ] ;
  48
  49 /* The amount the view is translated */
  50 double xwin = 0.0, ywin = 0.0 ;
  51 double scale_factor = 1.0 ;
  52
  53 /* The current point */
  54 double current_x = 0.0, current_y = 0.0 ;
  55
  56 /* Signals when a glClear is needed */
  57 static GLboolean needClear = GL_TRUE;
  58
  59 static void draw_level ( int num, double m00, double m01, double m10, double m11, double n0, double n1 )
  60 {
  61   /* Draw a fractal transformed by "M", "N" as passed in */
  62   int i ;
  63
  64   for ( i = 0; i < 10; i++ )
  65   {
  66     int random = rand( );
  67     double new_x;
  68     double new_y;
  69     random = (((random >> 10)) & 2) + (((random >> 20) ) & 1);
  70     new_x = affine[random].a00 * current_x + affine[random].a01 * current_y + affine[random].b0 ;
  71     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 void readConfigFile ( char *fnme )
 260 {
 261   FILE *fptr = fopen ( fnme, "rt" ) ;
 262   int i ;
 263   char inputline [ 256 ] ;
 264
 265   if ( fptr )
 266   {
 267     /* Read a header line */
 268     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 269
 270     /* Read a comment line */
 271     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 272
 273     /* Read the window title */
 274     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 275     /* We assume here that this line will not exceed 79 characters plus a
 276        newline (window_title is 80 characters long). That'll cause a buffer
 277        overflow. For a simple program like  this, though, we're letting it
 278        slide!
 279     */
 280     sscanf ( inputline, "%[a-zA-Z0-9!@#$%^&*()+=/\\_-\" ]", window_title ) ;
 281
 282     /* Read a comment line */
 283     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 284
 285     /* Read the number of affine transformations */
 286     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 287     sscanf ( inputline, "%d", &num_trans ) ;
 288
 289     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 290
 291     /* Read a comment line */
 292     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 293
 294     for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 295     {
 296       /* Read an affine transformation definition */
 297       fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 298       sscanf ( inputline, "%lf %lf %lf %lf %lf %lf", &affine[i].a00, &affine[i].a01,
 299                        &affine[i].a10, &affine[i].a11, &affine[i].b0, &affine[i].b1 ) ;
 300     }
 301   }
 302   else  /* No data file, set a default */
 303   {
 304     printf ( "ERROR opening file <%s>\n", fnme ) ;
 305     strcpy ( window_title, "Cantor Dust" ) ;
 306     num_trans = 2 ;
 307     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 308     affine[0].a00 = 0.25 ;  affine[0].a01 = 0.00 ;  affine[0].a10 = 0.00 ;  affine[0].a11 = 0.25 ;
 309     affine[0].b0 = 0.0 ;    affine[0].b1 = 0.0 ;
 310     affine[1].a00 = 0.25 ;  affine[1].a01 = 0.00 ;  affine[1].a10 = 0.00 ;  affine[1].a11 = 0.25 ;
 311     affine[1].b0 = 0.5 ;    affine[1].b1 = 0.0 ;
 312   }
 313
 314   for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 315   {
 316     double m00, m01, m10, m11 ;  /* Matrix "I" minus "A" */
 317     double determ ;              /* Determinant of this matrix */
 318
 319     /* Calculate the stationary point */
 320
 321     m00 = 1.0 - affine[i].a00 ;
 322     m01 =     - affine[i].a01 ;
 323     m10 =     - affine[i].a10 ;
 324     m11 = 1.0 - affine[i].a11 ;
 325
 326     determ = m00 * m11 - m01 * m10 ;
 327
 328     if ( fabs ( determ ) > 1.e-6 )
 329     {
 330       affine[i].statx = (  m11 * affine[i].b0 - m01 * affine[i].b1 ) / determ ;
 331       affine[i].staty = ( -m10 * affine[i].b0 + m00 * affine[i].b1 ) / determ ;
 332     }
 333     else
 334       affine[i].statx = affine[i].staty = 0.0 ;
 335   }
 336 }
 337
 338 int
 339 main(int argc, char *argv[])
 340 {
 341   int fractal_window ;
 342
 343   glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_SINGLE );
 344
 345   glutInitWindowSize(500, 250);
 346   glutInitWindowPosition ( 140, 140 ) ;
 347   glutInit(&argc, argv);
 348
 349   if ( argc > 1 )
 350     readConfigFile ( argv[1] ) ;
 351   else
 352     readConfigFile ( "fractals.dat" ) ;
 353
 354   fractal_window = glutCreateWindow( window_title );
 355
 356   glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
 357
 358   glutReshapeFunc(Reshape);
 359   glutKeyboardFunc(Key);
 360   glutSpecialFunc(Special);
 361   glutDisplayFunc(Display);
 362   glutMouseFunc(Mouse);
 363   glutMotionFunc(MouseMotion);
 364   glutMouseWheelFunc(MouseWheel);
 365
 366   glutMainLoop();
 367
 368   printf ( "Back from the 'freeglut' main loop\n" ) ;
 369
 370   free ( affine ) ;
 371
 372 #ifdef WIN32
 373   _CrtDumpMemoryLeaks () ;  // DUMP MEMORY LEAK INFORMATION
 374 #endif
 375
 376   return 0;             /* ANSI C requires main to return int. */
 377 }