src/Geom.java

   1 import java.awt.*;
   2 import java.util.*;
   3 import java.awt.event.*;
   4 import javax.swing.*;
   5 import javax.media.opengl.*;
   6 import javax.media.opengl.glu.*;
   7
   8 public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
   9
  10     public static float EPSILON = (float)0.000001;
  11
  12     private HashMap<P,P> ps = new HashMap<P,P>();
  13     private HashMap<E,E> es = new HashMap<E,E>();
  14     private HashSet<T>   ts = new HashSet<T>();
  15
  16     public Iterator<T> iterator() { return ts.iterator(); }
  17
  18     public P newP(float x, float y, float z) {
  19         P p = new P(x, y, z);
  20         P p2 = ps.get(p);
  21         if (p2 != null) return p2;
  22         ps.put(p,p);
  23         return p;
  24     }
  25
  26     public E newE(P p1, P p2) {
  27         E e = new E(p1, p2);
  28         E e2 = es.get(e);
  29         if (e2 != null) return e2;
  30         es.put(e,e);
  31         return e;
  32     }
  33
  34     public T newT(E e1, E e2, E e3, V norm) {
  35         P p1 = e1.shared(e2);
  36         P p2 = e2.shared(e3);
  37         P p3 = e3.shared(e1);
  38         // FEATURE: colinearity check?
  39         V norm2 = p2.minus(p1).cross(p3.minus(p1));
  40         float dot = norm.dot(norm2);
  41         if (Math.abs(dot) < EPSILON) throw new Error("dot products within epsilon of each other: "+norm+" "+norm2);
  42         if (dot < 0) { E t = e1; e1 = e3; e2 = e2; e3 = t; }
  43         if (e1.t1 != null && e1.t1.hasE(e1) && e1.t1.hasE(e2) && e1.t1.hasE(e3)) return e1.t1;
  44         if (e1.t2 != null && e1.t2.hasE(e1) && e1.t2.hasE(e2) && e1.t2.hasE(e3)) return e1.t2;
  45         if (e2.t1 != null && e2.t1.hasE(e1) && e2.t1.hasE(e2) && e2.t1.hasE(e3)) return e2.t1;
  46         if (e2.t2 != null && e2.t2.hasE(e1) && e2.t2.hasE(e2) && e2.t2.hasE(e3)) return e2.t2;
  47         if (e3.t1 != null && e3.t1.hasE(e1) && e3.t1.hasE(e2) && e3.t1.hasE(e3)) return e3.t1;
  48         if (e3.t2 != null && e3.t2.hasE(e1) && e3.t2.hasE(e2) && e3.t2.hasE(e3)) return e3.t2;
  49         T ret = new T(e1, e2, e3);
  50         ts.add(ret);
  51         return ret;
  52     }
  53
  54     /** [UNIQUE] point in 3-space */
  55     public final class P {
  56         public final float x, y, z;
  57         public P(float x, float y, float z) { this.x = x; this.y = y; this.z = z; }
  58         public V minus(P p) { return new V(x-p.x, y-p.y, z-p.z); }
  59         public P plus(V v) { return newP(x+v.x, y+v.y, z+v.z); }
  60         public boolean equals(Object o) {
  61             if (o==null || !(o instanceof P)) return false;
  62             P p = (P)o;
  63             return p.x==x && p.y==y && p.z==z;
  64         }
  65         public int hashCode() {
  66             return
  67                 Float.floatToIntBits(x) ^
  68                 Float.floatToIntBits(y) ^
  69                 Float.floatToIntBits(z);
  70         }
  71         public void glVertex(GL gl) { gl.glVertex3f(x, y, z); }
  72         public String toString() { return "("+x+","+y+","+z+")"; }
  73     }
  74
  75     /** vector in 3-space */
  76     public final class V {
  77         private final float x, y, z;
  78         public V(float x, float y, float z) { this.x = x; this.y = y; this.z = z; }
  79         public V cross(V v) { return new V(y*v.z-z*v.y, z*v.x-x*v.z, x*v.y-y*v.x); }
  80         public V norm() { float m = mag(); return new V(x/m, y/m, z/m); }
  81         public float mag() { return (float)Math.sqrt(x*x+y*y+z*z); }
  82         public float dot(V v) { return x*v.x + y*v.y + z*v.z; }
  83         public V times(float mag) { return new V(x*mag, y*mag, z*mag); }
  84         public String toString() { return "<"+x+","+y+","+z+">"; }
  85     }
  86
  87     /** [UNIQUE] an edge */
  88     public final class E {
  89         public final P p1, p2;
  90         T t1, t2;
  91         public E(P p1, P p2) { this.p1 = p1; this.p2 = p2; }
  92         public int hashCode() { return p1.hashCode() ^ p2.hashCode(); }
  93         public float length() { return p1.minus(p2).mag(); }
  94         public boolean equals(Object o) {
  95             if (o==null || !(o instanceof E)) return false;
  96             E e = (E)o;
  97             if (this.p1 == e.p1 && this.p2 == e.p2) return true;
  98             if (this.p2 == e.p1 && this.p1 == e.p2) return true;
  99             return false;
 100         }
 101         public P shared(E e) {
 102             if (p1==e.p1) return p1;
 103             if (p1==e.p2) return p1;
 104             if (p2==e.p1) return p2;
 105             if (p2==e.p2) return p2;
 106             throw new Error("no shared vertex in shared()");
 107         }
 108         public P unshared(E e) {
 109             if (p1==e.p1) return p2;
 110             if (p1==e.p2) return p2;
 111             if (p2==e.p1) return p1;
 112             if (p2==e.p2) return p1;
 113             throw new Error("no shared vertex in unshared()");
 114         }
 115     }
 116
 117     /** [UNIQUE] a triangle (face) */
 118     public final class T {
 119         public final E e1, e2, e3;
 120         public V norm() {
 121             P p1 = e1.shared(e2);
 122             P p2 = e2.shared(e3);
 123             P p3 = e3.shared(e1);
 124             return p2.minus(p1).cross(p3.minus(p1)).norm();
 125         }
 126         T(E e1, E e2, E e3) {
 127             this.e1 = e1;
 128             this.e2 = e2;
 129             this.e3 = e3;
 130             if (e1.t1 == null) e1.t1 = this; else if (e1.t2 == null) e1.t2 = this; else throw new Error("non-manifold surface");
 131             if (e2.t1 == null) e2.t1 = this; else if (e2.t2 == null) e2.t2 = this; else throw new Error("non-manifold surface");
 132             if (e3.t1 == null) e3.t1 = this; else if (e3.t2 == null) e3.t2 = this; else throw new Error("non-manifold surface");
 133         }
 134         public boolean hasE(E e) { return e1==e || e2==e || e3==e; }
 135         public void glVertices(GL gl) {
 136             p1().glVertex(gl);
 137             p2().glVertex(gl);
 138             p3().glVertex(gl);
 139         }
 140         public P p1() { return e1.shared(e2); }
 141         public P p2() { return e1.shared(e3); }
 142         public P p3() { return e3.shared(e2); }
 143         public P centroid() { return newP((p1().x+p2().x+p3().x)/3,
 144                                           (p1().y+p2().y+p3().y)/3,
 145                                           (p1().z+p2().z+p3().z)/3); }
 146         public float diameter() {
 147             // FIXME: what is this supposed to be?
 148             return Math.max(Math.max(e1.length(), e2.length()), e3.length()) / 2;
 149         }
 150     }
 151
 152     /** matrix */
 153     public class M {
 154     }
 155
 156 }