canvas里面如何基于随机点绘制一个多边形的方法

2024-09-05 07:22:32

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来源：转载

供稿：网友

起因

今天在学习《HTML5+Javascript动画基础》这本书的时候，在第八章的第三节讲到如何用三个弹簧连接三个点来做拉伸运动。

在做完例子之后，就想到如果是四个点，五个点，怎么样。

就改写了一下代码，把点的数目变量化。最终的效果是能实现各个点最终的拉伸运动到平衡，可是点之间的连线不是很好看，有些是交叉的。

于是就想着能不能优化这一块。

旋转连线

前面例子里面的点，都是随机位置，所以连线不可控。所以想先从这块着手。

先以某一个点为参照点，获得其他点相对于这个点的角度。

然后按照角度从小到大的去连接这些点，这样就能画出一个正常的多边形了。

大致实现代码如下：

let balls = [];let ballNum = 6;let firstBall = null;while(ballNum--) {  let ball = new Ball(20, parseColor(Math.random() * 0xffffff))  ball.x = Math.random() * width;  ball.y = Math.random() * height;  balls.push(ball)  if (!firstBall) {    firstBall = ball    ball.angle = 0  } else {    const dx = ball.x - firstBall.x,          dy = ball.y - firstBall.y;    ball.angle = Math.atan2(dy, dx);  }}// 尝试让球连线是一个正多边形balls = balls.sort((ballA, ballB) => {  return ballA.angle - ballB.angle})

这样在最后绘制连线的时候，遍历数组就能按照角度从小到大来绘制了。

效果如下：

这样是能极大的减少交叉线的情况，可还是无法完全避免。

接下来，想尝试优化这个方案，比如angle用Math.abs来取正，或者每一个点都找夹角最小的点来连线。可是结果都不行，无法避免交叉线。

基于中心点旋转

后面又想到一个思路，如果能确定多边形的中心点，那么分别计算所有点相对于中心点的夹角，就能以顺时针或者逆时针来连接这些点。

可是在网上找了半天，所有点算法里面，都是要求有一系列按某个时针顺序排列的点。

可是如果我有这些点，就已经能绘制多边形了。只好放弃

X轴两极点分割

无奈之下只好找Google，然后就发现了知乎上的一个答案挺好的：如何将平面上无序的一组点连成一个简单多边形？

具体算法描述，大家看那个答案就好，我就不赘述了。

不过在连接上链和下链的时候，其实只要保证上链是X轴降序连接，下链是X轴升序连接即可（以逆时针方向绘制）。至于X轴相同的点，不管是优先Y轴大的还是小的都可以。

实现的时候，是严格按照答案里面的算法实现的。

在判断一个点是属于上链还是下链的时候，一开始想的是基于两点确定直线的函数方程，再引入点的坐标来计算。不过后面想到，所有的点都以最左边的极点来计算斜角，然后根据角度大小来划分，视觉上更好理解。

大致代码如下：

let balls = [];let tempBalls = [];let ballNum = 6;let isDragingBall = false;while(ballNum--) {  let ball = new Ball(10, parseColor(Math.random() * 0xffffff))  ball.x = Math.random() * width;  ball.y = Math.random() * height;  tempBalls.push(ball)}// 让点按X轴升序排序tempBalls = tempBalls.sort((ballA, ballB) => {  return ballA.x - ballB.x})// 找X轴左右极点let firstBall = tempBalls[0],    lastBall = tempBalls[tempBalls.length -1];let smallXBalls = tempBalls.filter(ball => ball.x === firstBall.x),    bigXBalls = tempBalls.filter(ball => ball.x === lastBall.x)// 处理左右极点有多个的情况if (smallXBalls.length > 1) {  smallXBalls.sort((ballA, ballB) => {    return ballB.y - ballA.y  })}if (bigXBalls.length > 1) {  bigXBalls.sort((ballA, ballB) => {    return ballB.y - ballA.y  })}firstBall = smallXBalls[0]lastBall = bigXBalls[0]// 获得极点连线的角度let splitLineAngle = Math.atan2(lastBall.y - firstBall.y, lastBall.x - firstBall.x);let upperBalls = [],    lowerBalls = [];// 所有其他点跟firstBall计算角度// 大于splitLineAngle的都是下链// 其他是上链tempBalls.forEach(ball => {  if (ball === firstBall || ball === lastBall) {    return false  }  let angle = Math.atan2(ball.y - firstBall.y, ball.x - firstBall.x);  if (angle > splitLineAngle) {    lowerBalls.push(ball)  } else {    upperBalls.push(ball)  }})// 处理X轴相同情况的排序lowerBalls = lowerBalls.sort((ballA, ballB) => {  if (ballA.x !== ballB.x) {    return ballA.x - ballB.x  }  return ballB.y - ballA.y})upperBalls = upperBalls.sort((ballA, ballB) => {  if (ballA.x !== ballB.x) {    return ballB.x - ballA.x  }  return ballB.y - ballB.x})// 逆时针连接所有的点balls = [firstBall].concat(lowerBalls, [lastBall], upperBalls)balls = balls.map((ball, i) => {  ball.text = i + 1;  return ball})

最终返回的balls，就是按逆时针排序的多边形的点了。

效果如下：