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