Spline 2D : Curve « 2D Graphics GUI « Java

Home
Java
1.2D Graphics GUI
2.3D
3.Advanced Graphics
4.Ant
5.Apache Common
6.Chart
7.Class
8.Collections Data Structure
9.Data Type
10.Database SQL JDBC
11.Design Pattern
12.Development Class
13.EJB3
14.Email
15.Event
16.File Input Output
17.Game
18.Generics
19.GWT
20.Hibernate
21.I18N
22.J2EE
23.J2ME
24.JavaFX
25.JDK 6
26.JDK 7
27.JNDI LDAP
28.JPA
29.JSP
30.JSTL
31.Language Basics
32.Network Protocol
33.PDF RTF
34.Reflection
35.Regular Expressions
36.Scripting
37.Security
38.Servlets
39.Spring
40.Swing Components
41.Swing JFC
42.SWT JFace Eclipse
43.Threads
44.Tiny Application
45.Velocity
46.Web Services SOA
47.XML
Java » 2D Graphics GUI » Curve 




Spline 2D
   
/*
 * @(#)Spline2D.java
 
 * Copyright (c) 2003 Martin Krueger
 * Copyright (c) 2005 David Benson
 *  
 */

import java.awt.geom.Point2D;
import java.util.Arrays;

/**
 * Interpolates points given in the 2D plane. The resulting spline
 * is a function s: R -> R^2 with parameter t in [0,1].
 
 @author krueger
 */
public class Spline2D {

  /** 
   *  Array representing the relative proportion of the total distance
   *  of each point in the line ( i.e. first point is 0.0, end point is
   *  1.0, a point halfway on line is 0.5 ).
   */
  private double[] t;
  private Spline splineX;
  private Spline splineY;
  /**
   * Total length tracing the points on the spline
   */
  private double length;
  
  /**
   * Creates a new Spline2D.
   @param points
   */
  public Spline2D(Point2D[] points) {
    double[] x = new double[points.length];
    double[] y = new double[points.length];
    
    for(int i = 0; i< points.length; i++) {
      x[i= points[i].getX();
      y[i= points[i].getY()
    }
    
    init(x, y);
  }

  /**
   * Creates a new Spline2D.
   @param x
   @param y
   */
  public Spline2D(double[] x, double[] y) {
    init(x, y);
  }

  private void init(double[] x, double[] y) {
    if (x.length != y.length) {
      throw new IllegalArgumentException("Arrays must have the same length.");
    }
    
    if (x.length < 2) {
      throw new IllegalArgumentException("Spline edges must have at least two points.");
    }

    t = new double[x.length];
    t[00.0// start point is always 0.0
    
    // Calculate the partial proportions of each section between each set
    // of points and the total length of sum of all sections
    for (int i = 1; i < t.length; i++) {
      double lx = x[i- x[i-1];
      double ly = y[i- y[i-1];
      // If either diff is zero there is no point performing the square root
      if 0.0 == lx ) {
        t[i= Math.abs(ly);
      else if 0.0 == ly ) {
        t[i= Math.abs(lx);
      else {
        t[i= Math.sqrt(lx*lx+ly*ly);
      }
      
      length += t[i];
      t[i+= t[i-1];
    }
    
    for(int i = 1; i< (t.length)-1; i++) {
      t[i= t[i/ length;
    }
    
    t[(t.length)-11.0// end point is always 1.0
    
    splineX = new Spline(t, x);
    splineY = new Spline(t, y);
  }

  /**
   @param t 0 <= t <= 1
   */
  public double[] getPoint(double t) {
    double[] result = new double[2];
    result[0= splineX.getValue(t);
    result[1= splineY.getValue(t);

    return result;
  }
  
  /**
   * Used to check the correctness of this spline
   */
  public boolean checkValues() {
    return (splineX.checkValues() && splineY.checkValues());
  }

  public double getDx(double t) {
    return splineX.getDx(t);
  }
  
  public double getDy(double t) {
    return splineY.getDx(t);
  }
  
  public Spline getSplineX() {
    return splineX;
  }
  
  public Spline getSplineY() {
    return splineY;
  }
  
  public double getLength() {
    return length;
  }

}

/* This code is PUBLIC DOMAIN */


/**
 * Interpolates given values by B-Splines.
 
 @author krueger
 */
 class Spline {

  private double[] xx;
  private double[] yy;

  private double[] a;
  private double[] b;
  private double[] c;
  private double[] d;

  /** tracks the last index found since that is mostly commonly the next one used */
  private int storageIndex = 0;

  /**
   * Creates a new Spline.
   @param xx
   @param yy
   */
  public Spline(double[] xx, double[] yy) {
    setValues(xx, yy);
  }

  /**
   * Set values for this Spline.
   @param xx
   @param yy
   */
  public void setValues(double[] xx, double[] yy) {
    this.xx = xx;
    this.yy = yy;
    if (xx.length > 1) {
      calculateCoefficients();
    }
  }

  /**
   * Returns an interpolated value.
   @param x
   @return the interpolated value
   */
  public double getValue(double x) {
    if (xx.length == 0) {
      return Double.NaN;
    }

    if (xx.length == 1) {
      if (xx[0== x) {
        return yy[0];
      else {
        return Double.NaN;
      }
    }

    int index = Arrays.binarySearch(xx, x);
    if (index > 0) {
      return yy[index];
    }

    index = - (index + 11;
    //TODO linear interpolation or extrapolation
    if (index < 0) {
      return yy[0];
    }

    return a[index]
      + b[index(x - xx[index])
      + c[index* Math.pow(x - xx[index]2)
      + d[index* Math.pow(x - xx[index]3);
  }

  /**
   * Returns an interpolated value. To be used when a long sequence of values
   * are required in order, but ensure checkValues() is called beforehand to
   * ensure the boundary checks from getValue() are made
   @param x
   @return the interpolated value
   */
  public double getFastValue(double x) {
    // Fast check to see if previous index is still valid
    if (storageIndex > -&& storageIndex < xx.length-&& x > xx[storageIndex&& x < xx[storageIndex + 1]) {

    else {
      int index = Arrays.binarySearch(xx, x);
      if (index > 0) {
        return yy[index];
      }
      index = - (index + 11;
      storageIndex = index;
    }
  
    //TODO linear interpolation or extrapolation
    if (storageIndex < 0) {
      return yy[0];
    }
    double value = x - xx[storageIndex];
    return a[storageIndex]
          + b[storageIndex* value
          + c[storageIndex(value * value)
          + d[storageIndex(value * value * value);
  }

  /**
   * Used to check the correctness of this spline
   */
  public boolean checkValues() {
    if (xx.length < 2) {
      return false;
    else {
      return true;
    }
  }

  /**
   * Returns the first derivation at x.
   @param x
   @return the first derivation at x
   */
  public double getDx(double x) {
    if (xx.length == || xx.length == 1) {
      return 0;
    }

    int index = Arrays.binarySearch(xx, x);
    if (index < 0) {
      index = - (index + 11;
    }

    return b[index]
      * c[index(x - xx[index])
      * d[index* Math.pow(x - xx[index]2);
  }

  /**
   * Calculates the Spline coefficients.
   */
  private void calculateCoefficients() {
    int N = yy.length;
    a = new double[N];
    b = new double[N];
    c = new double[N];
    d = new double[N];

    if (N == 2) {
      a[0= yy[0];
      b[0= yy[1- yy[0];
      return;
    }

    double[] h = new double[N - 1];
    for (int i = 0; i < N - 1; i++) {
      a[i= yy[i];
      h[i= xx[i + 1- xx[i];
      // h[i] is used for division later, avoid a NaN
      if (h[i== 0.0) {
        h[i0.01;
      }
    }
    a[N - 1= yy[N - 1];

    double[][] A = new double[N - 2][N - 2];
    double[] y = new double[N - 2];
    for (int i = 0; i < N - 2; i++) {
      y[i=
        3
          ((yy[i + 2- yy[i + 1]) / h[i
            1]
            (yy[i + 1- yy[i]) / h[i]);

      A[i][i(h[i+ h[i + 1]);

      if (i > 0) {
        A[i][i - 1= h[i];
      }

      if (i < N - 3) {
        A[i][i + 1= h[i + 1];
      }
    }
    solve(A, y);

    for (int i = 0; i < N - 2; i++) {
      c[i + 1= y[i];
      b[i(a[i + 1- a[i]) / h[i(* c[i+ c[i + 1]) * h[i];
      d[i(c[i + 1- c[i]) (* h[i]);
    }
    b[N - 2=
      (a[N - 1- a[N - 2]) / h[N
        2]
        (* c[N - 2+ c[N - 1]) * h[N
        2];
    d[N - 2(c[N - 1- c[N - 2]) (* h[N - 2]);
  }

  /**
   * Solves Ax=b and stores the solution in b.
   */
  public void solve(double[][] A, double[] b) {
    int n = b.length;
    for (int i = 1; i < n; i++) {
      A[i][i - 1= A[i][i - 1/ A[i - 1][i - 1];
      A[i][i= A[i][i- A[i - 1][i* A[i][i - 1];
      b[i= b[i- A[i][i - 1* b[i - 1];
    }

    b[n - 1= b[n - 1/ A[n - 1][n - 1];
    for (int i = b.length - 2; i >= 0; i--) {
      b[i(b[i- A[i][i + 1* b[i + 1]) / A[i][i];
    }
  }
}

   
    
    
  














Related examples in the same category
1.Move the curve control point and redraw the curve
2.Draw curve with mouseDraw curve with mouse
3.Curve with QuadCurve2DCurve with QuadCurve2D
4.A spline factory instance
5.Interpolates given points by a bezier curve
6.A class that models a Cubic-Bezier curve
java2s.com  | Contact Us | Privacy Policy
Copyright 2009 - 12 Demo Source and Support. All rights reserved.
All other trademarks are property of their respective owners.