Java Chaos Game噪聲游戲實例代碼

2024-07-13 10:15:08

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供稿：網友

[簡介]

最近一直在讀《深奧的簡潔》，里面有一章介紹了幾種使用噪聲產生分形圖的方法，感覺很有意思，于是嘗試使用計算機模擬了一下，效果還不錯（噪聲法比傳統迭代法在編程上好實現一些，后來發現這類算法還不少，搜索chaosgame可以找到更多）。

[Sierpinski三角形的噪聲產生法]

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在這些噪聲游戲中，Sierpinski（謝爾賓斯基）三角形的生成規則可謂是最簡單的：

1.在平面上選取三個點，標記為1、2、3，作為大三角形的頂點。

2.選擇其中一點，作為“當前點”（比如選擇1號）。

3.產生1~3的隨機數，在該數表達的頂點與“當前點”的中點繪制一個新點，并將新點作為“當前點”。

4.重復步驟3，即可逼近圖案。

*.注意隨機數最好不要使用以時間作為種子的產生方式。

[模擬程序]

package com.geiv.chaos;import java.awt.event.KeyEvent;import com.thrblock.util.RandomSet;import geivcore.DefaultFactor;import geivcore.KeyFactor;import geivcore.KeyListener;import geivcore.R;import geivcore.UESI;import geivcore.enginedata.obj.Obj;public class Sierpinski extends DefaultFactor implements KeyListener{	UESI UES;	Obj[] basePoint;	Obj crtPoint;	public Sierpinski(UESI UES,int times){		this.UES = UES;		basePoint = new Obj[3];		//創建三個基準點 		for (int i = 0;i < 3;i++){			basePoint[i] = UES.creatObj(UESI.BGIndex);			basePoint[i].addGLPoint("70DBDB",0,0);			basePoint[i].show();		}		basePoint[0].setCentralX(400);		//設置三點位置 		basePoint[0].setCentralY(60);		basePoint[1].setCentralX(60);		basePoint[1].setCentralY(550);		basePoint[2].setCentralX(740);		basePoint[2].setCentralY(550);		crtPoint = basePoint[0];		//將0號點作為當前點 		this.setKeyListener(this);		UES.pushKeyBoardIO(this);		for (int i = 0;i < times;i++){			generateNew();		}	}	@Override 	  public void doKeyBord(KeyFactor whom, int keyCode, Boolean ispressed) {		//掛載回調 		if(ispressed){			if(keyCode == KeyEvent.VK_SPACE){				//空格對應創建一個新點 				generateNew();			} else if(keyCode == KeyEvent.VK_A){				//A對應創建100個新點 				for (int i = 0;i < 100;i++){					generateNew();				}			} else if(keyCode == KeyEvent.VK_B){				//B對應創建1000個新點 				for (int i = 0;i < 1000;i++){					generateNew();				}			}		}	}	public void generateNew(){		Obj flagPoint = basePoint[RandomSet.getRandomNum(0, 2)];		//隨機選擇基準點之一 		float nx = (flagPoint.getCentralX() + crtPoint.getCentralX())/2f;		//計算中點 		float ny = (flagPoint.getCentralY() + crtPoint.getCentralY())/2f;		Obj newPoint = UES.creatObj(UESI.BGIndex);		//創建新點 		newPoint.addGLPoint("70DBDB",0,0);		newPoint.setColor(RandomSet.getRandomColdColor());		newPoint.setCentralX(nx);		//設置坐標 		newPoint.setCentralY(ny);		newPoint.show();		crtPoint = newPoint;		//置為當前點	}	public static void main(String[] args) {		UESI ues = new R();		new Sierpinski(ues,0);		//后面的構造參數可以設置初始點數。	}}

[模擬結果]

在B鍵按下時

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[Barnsleyfern的噪聲產生法]

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相比于Sierpinski三角的簡單規則性，Barnsleyfern（分形羊齒草）給人以更加復雜的印象，出于它的復雜性，混沌學科經常拿出它來證明“簡單規則也可產生復雜對象”的結論。

它的產生規則也不是很復雜：

1.首先給定”當前點”(0,0),我們用ox，oy表示橫縱坐標。

2.計算下一點(nx,ny)需要以一定隨機規則選擇下列四種迭代公式之一：

1）以%1的概率選擇此迭代公式：

nx=0;

ny=0.16f*oy;

2）以%85的概率選擇此迭代公式：

nx=0.85*ox+0.04*oy;

ny=-0.04*ox+0.85*oy+1.6;

3）以%7的概率選擇此迭代公式：

nx=0.2*ox-0.26*oy;

ny=0.23*ox+0.22*oy+1.6;

4）以%7的概率選擇此迭代公式：

nx=-0.15*ox+0.28*oy;

ny=0.26*ox+0.24*oy+0.44;

3．繪制(nx,ny)，并將其設為當前點，重復2，即可無限逼近結果。

↑以上公式摘自Wiki：http://en.wikipedia.org/wiki/Barnsley_fern。在編程時，我發現一個問題，Wiki并未指明這個坐標的決對值與屏幕大小的關系，也并未說明x、y軸的方向，在我自己定義的坐標系下繪制總是不成功，后來我按照公式搜索，找到了這個面：http://people.sc.fsu.edu/~jburkardt/cpp_src/fern_opengl/fern.cpp。這是一個C++下的OPENGL程序，而里面用了與Wiki相同的公式，也就是說，這組公式是以Opengl的坐標系為基準的，在做了對應變換后終于成功繪制。

[模擬程序]

package com.geiv.chaos;import geivcore.DefaultFactor;import geivcore.KeyFactor;import geivcore.KeyListener;import geivcore.R;import geivcore.UESI;import geivcore.enginedata.obj.Obj;import java.awt.Color;import java.awt.event.KeyEvent;import com.thrblock.util.RandomSet;public class Barnsleyfern extends DefaultFactor implements KeyListener{	UESI UES;	Obj crtPoint;	public Barnsleyfern(UESI UES,int times){		this.UES = UES;		crtPoint = UES.creatObj(UESI.BGIndex);		crtPoint.addGLPoint("70DBDB",0,0);		crtPoint.show();		crtPoint.setCentralX(0);		crtPoint.setCentralY(0);		UES.setViewOffsetX(90);		this.setKeyListener(this);		UES.pushKeyBoardIO(this);		for (int i = 0;i < times;i++){			generateNew();		}	}	@Override 	  public void doKeyBord(KeyFactor whom, int keyCode, Boolean ispressed) {		//鍵盤IO的方式同上例 		if(ispressed){			if(keyCode == KeyEvent.VK_SPACE){				generateNew();			} else if(keyCode == KeyEvent.VK_A){				for (int i = 0;i < 100;i++){					generateNew();				}			} else if(keyCode == KeyEvent.VK_B){				for (int i = 0;i < 1000;i++){					generateNew();				}			}		}	}	public void generateNew(){		float nx,ny;		float ox = crtPoint.getCentralX()/150f,oy = (600 - crtPoint.getCentralY())/60f;		//這里做了OPENGL坐標轉換，在設置新點位置時對應反轉。 		double code = 100.0 * RandomSet.getRandomFloatIn_1();		//隨機浮點數數0~100 		if(code >= 0&&code <= 1){			nx = 0;			ny = 0.00f * ox + 0.16f * oy;		} else if(code > 1&& code <= 86){			nx = 0.85f*ox + 0.04f*oy;			ny = -0.04f*ox + 0.85f*oy + 1.6f;		} else if(code > 86&& code <= 93){			nx = 0.2f*ox - 0.26f*oy;			ny = 0.23f*ox + 0.22f*oy + 1.6f;		} else{			nx = -0.15f*ox + 0.28f*oy;			ny = 0.26f*ox + 0.24f*oy + 0.44f;		}		Obj newPoint = UES.creatObj(UESI.BGIndex);		newPoint.addGLPoint("70DBDB",0,0);		newPoint.setColor(Color.GREEN);		newPoint.setCentralX(nx*150f);		//將之前的坐標變換抵消 		newPoint.setCentralY(600 - ny*60f);		newPoint.show();		crtPoint = newPoint;		//設置新點為當前點。	}	public static void main(String[] args) {		UESI ues = new R();		new Barnsleyfern(ues,0);	}}

[模擬結果]

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