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   switch (key) {
 120   case 27:  /* Escape key */
 121     glutLeaveMainLoop ();
 122     break;
 123
 124   case 'r' :  case 'R' :
 125     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 126     glLoadIdentity();
 127     xwin = -1.0 ;
 128     ywin = 0.0 ;
 129     glTranslatef(xwin, ywin, -5.0);
 130
 131     break ;
 132   }
 133
 134   needClear = GL_TRUE;
 135
 136   glutPostRedisplay();
 137 }
 138
 139 static void
 140 Special(int key, int x, int y)
 141 {
 142   switch (key) {
 143   case GLUT_KEY_UP :
 144     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 145     ywin += 0.1 * scale_factor ;
 146     glTranslatef(0.0, 0.1 * scale_factor, 0.0);
 147     break ;
 148
 149   case GLUT_KEY_DOWN :
 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_LEFT :
 156     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 157     xwin -= 0.1 * scale_factor ;
 158     glTranslatef(-0.1 * scale_factor, 0.0, 0.0);
 159     break ;
 160
 161   case GLUT_KEY_RIGHT :
 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_PAGE_UP :
 168     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 169     glTranslatef ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 170     glScalef(1.25, 1.25, 1.25);
 171     glTranslatef ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 172     scale_factor *= 0.8 ;
 173     break ;
 174
 175   case GLUT_KEY_PAGE_DOWN :
 176     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 177     glTranslatef ( -xwin, -ywin, 0.0 ) ;
 178     glScalef(0.8, 0.8, 0.8);
 179     glTranslatef ( xwin, ywin, 0.0 ) ;
 180     scale_factor *= 1.25 ;
 181     break ;
 182   }
 183
 184   needClear = GL_TRUE;
 185
 186   glutPostRedisplay();
 187 }
 188
 189
 190 void readConfigFile ( char *fnme )
 191 {
 192   FILE *fptr = fopen ( fnme, "rt" ) ;
 193   int i ;
 194   char inputline [ 256 ] ;
 195
 196   if ( fptr )
 197   {
 198     /* Read a header line */
 199     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 200
 201     /* Read a comment line */
 202     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 203
 204     /* Read the window title */
 205     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 206     /* We assume here that this line will not exceed 79 characters plus a
 207        newline (window_title is 80 characters long). That'll cause a buffer
 208        overflow. For a simple program like  this, though, we're letting it
 209        slide!
 210     */
 211     sscanf ( inputline, "%[a-zA-Z0-9!@#$%^&*()+=/\\_-\" ]", window_title ) ;
 212
 213     /* Read a comment line */
 214     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 215
 216     /* Read the number of affine transformations */
 217     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 218     sscanf ( inputline, "%d", &num_trans ) ;
 219
 220     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 221
 222     /* Read a comment line */
 223     fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 224
 225     for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 226     {
 227       /* Read an affine transformation definition */
 228       fgets ( inputline, 256, fptr ) ;
 229       sscanf ( inputline, "%lf %lf %lf %lf %lf %lf", &affine[i].a00, &affine[i].a01,
 230                        &affine[i].a10, &affine[i].a11, &affine[i].b0, &affine[i].b1 ) ;
 231     }
 232   }
 233   else  /* No data file, set a default */
 234   {
 235     printf ( "ERROR opening file <%s>\n", fnme ) ;
 236     strcpy ( window_title, "Cantor Dust" ) ;
 237     num_trans = 2 ;
 238     affine = (AffineTrans *)malloc ( num_trans * sizeof(AffineTrans) ) ;
 239     affine[0].a00 = 0.25 ;  affine[0].a01 = 0.00 ;  affine[0].a10 = 0.00 ;  affine[0].a11 = 0.25 ;
 240     affine[0].b0 = 0.0 ;    affine[0].b1 = 0.0 ;
 241     affine[1].a00 = 0.25 ;  affine[1].a01 = 0.00 ;  affine[1].a10 = 0.00 ;  affine[1].a11 = 0.25 ;
 242     affine[1].b0 = 0.5 ;    affine[1].b1 = 0.0 ;
 243   }
 244
 245   for ( i = 0; i < num_trans; i++ )
 246   {
 247     double m00, m01, m10, m11 ;  /* Matrix "I" minus "A" */
 248     double determ ;              /* Determinant of this matrix */
 249
 250     /* Calculate the stationary point */
 251
 252     m00 = 1.0 - affine[i].a00 ;
 253     m01 =     - affine[i].a01 ;
 254     m10 =     - affine[i].a10 ;
 255     m11 = 1.0 - affine[i].a11 ;
 256
 257     determ = m00 * m11 - m01 * m10 ;
 258
 259     if ( fabs ( determ ) > 1.e-6 )
 260     {
 261       affine[i].statx = (  m11 * affine[i].b0 - m01 * affine[i].b1 ) / determ ;
 262       affine[i].staty = ( -m10 * affine[i].b0 + m00 * affine[i].b1 ) / determ ;
 263     }
 264     else
 265       affine[i].statx = affine[i].staty = 0.0 ;
 266   }
 267 }
 268
 269 int
 270 main(int argc, char *argv[])
 271 {
 272   int fractal_window ;
 273
 274   glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_SINGLE );
 275
 276   glutInitWindowSize(500, 250);
 277   glutInitWindowPosition ( 140, 140 ) ;
 278   glutInit(&argc, argv);
 279
 280   if ( argc > 1 )
 281     readConfigFile ( argv[1] ) ;
 282   else
 283     readConfigFile ( "fractals.dat" ) ;
 284
 285   fractal_window = glutCreateWindow( window_title );
 286
 287   glClearColor(1.0, 1.0, 1.0, 1.0);
 288
 289   glutReshapeFunc(Reshape);
 290   glutKeyboardFunc(Key);
 291   glutSpecialFunc(Special);
 292   glutDisplayFunc(Display);
 293
 294   glutMainLoop();
 295
 296   printf ( "Back from the 'freeglut' main loop\n" ) ;
 297
 298   return 0;             /* ANSI C requires main to return int. */
 299 }