checkpoint
authoradam <adam@megacz.com>
Mon, 3 Dec 2007 05:29:17 +0000 (21:29 -0800)
committeradam <adam@megacz.com>
Mon, 3 Dec 2007 05:29:17 +0000 (21:29 -0800)
darcs-hash:20071203052917-5007d-6a353e8e850665e7293e13e82d17515df400937c.gz

src/Geom.java
src/Main.java

index 8c00066..799f926 100644 (file)
@@ -10,36 +10,123 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
 
     private KDTree kd = new KDTree(3);
 
-    public static float EPSILON = (float)0.000001;
+    public static float EPSILON = (float)0.0001;
     public static Random random = new Random();
 
     private HashMap<P,P> ps = new HashMap<P,P>();
-    public PriorityQueue<E>   es = new PriorityQueue<E>();
+    //public PriorityQueue<E>   es = new PriorityQueue<E>();
+    public HashSet<E>   es = new HashSet<E>();
     //private HashSet<T>   ts = new HashSet<T>();
     public ArrayList<T>   ts = new ArrayList<T>();
 
     public Iterator<T> iterator() { return ts.iterator(); }
 
-    public P newP(double x, double y, double z) { return newP((float)x, (float)y, (float)z); }
-    public P newP(float x, float y, float z) {
-        P p = new P(x, y, z);
-        P p2 = ps.get(p);
-        if (p2 != null) return p2;
-        ps.put(p,p);
-        p.name = allname++;
-        //try { kd.insert(new double[]{p.x,p.y,p.z},p); } catch (Exception e) { throw new Error(e); }
-        return p;
+    public P origin() { return newP(0, 0, 0); }
+
+    public Geom score_against = null;
+    public double score = 0;
+    public float score() {
+        return (float)score;
+    }
+
+    public float rescore() {
+        int num = 0;
+        double dist = 0;
+        HashSet<P> done = new HashSet<P>();
+        for(T t : ts)
+            for(P p : new P[] { t.p1(), t.p2(), t.p3() }) {
+                if (done.contains(p)) continue;
+                done.add(p);
+                p.rescore();
+            }
+        for(T t : ts)
+            for(P p : new P[] { t.p1(), t.p2(), t.p3() })
+                p.kdremove();
+        kd = new KDTree(3);
+        for(T t : ts)
+            for(P p : new P[] { t.p1(), t.p2(), t.p3() })
+                p.kdinsert();
+        return (float)(dist/num);
     }
+
+    public void transform(M m) {
+        ArrayList<P> set = new ArrayList<P>();
+        set.addAll(ps.keySet());
+        for(P p : set) p.transform(m);
+    }
+
+    public V diagonal() {
+        float min_x = Float.MAX_VALUE;
+        float min_y = Float.MAX_VALUE;
+        float min_z = Float.MAX_VALUE;
+        float max_x = Float.MIN_VALUE;
+        float max_y = Float.MIN_VALUE;
+        float max_z = Float.MIN_VALUE;
+        for(P p : ps.keySet()) {
+            if (p.x < min_x) min_x = p.x;
+            if (p.y < min_y) min_y = p.y;
+            if (p.z < min_z) min_z = p.z;
+            if (p.x > max_x) max_x = p.x;
+            if (p.y > max_y) max_y = p.y;
+            if (p.z > max_z) max_z = p.z;
+        }
+        return new V(max_x - min_x, max_y - min_y, max_z - min_z);
+    }
+
+    public P centroid() {
+        float min_x = Float.MAX_VALUE;
+        float min_y = Float.MAX_VALUE;
+        float min_z = Float.MAX_VALUE;
+        float max_x = Float.MIN_VALUE;
+        float max_y = Float.MIN_VALUE;
+        float max_z = Float.MIN_VALUE;
+        for(P p : ps.keySet()) {
+            if (p.x < min_x) min_x = p.x;
+            if (p.y < min_y) min_y = p.y;
+            if (p.z < min_z) min_z = p.z;
+            if (p.x > max_x) max_x = p.x;
+            if (p.y > max_y) max_y = p.y;
+            if (p.z > max_z) max_z = p.z;
+        }
+        return new P((float)(max_x + min_x)/2,
+                     (float)(max_y + min_y)/2,
+                     (float)(max_z + min_z)/2);
+    }
+
+    public P newP(double x, double y, double z) { return newP((float)x, (float)y, (float)z); }
+    public P newP(float x, float y, float z) { return new P(x, y, z); }
     
     public T newT(P p12, P p23, P p31, V norm) {
         V norm2 = p31.minus(p12).cross(p23.minus(p12));
         float dot = norm.dot(norm2);
-        if (Math.abs(dot) < EPSILON) throw new Error("dot products within epsilon of each other: "+norm+" "+norm2);
+        //if (Math.abs(dot) < EPSILON) throw new Error("dot products within epsilon of each other: "+norm+" "+norm2);
         if (dot < 0) { P p = p12; p12=p23; p23 = p; }
         return newT(p12, p23, p31);
     }
 
+
+    public float volume() {
+        double total = 0;
+        for(T t : ts) {
+            double area = t.area();
+            V origin_to_centroid = new V(newP(0, 0, 0), t.centroid());
+            boolean facingAway = t.norm().dot(origin_to_centroid) > 0;
+            double height = Math.abs(t.norm().dot(origin_to_centroid));
+            total += ((facingAway ? 1 : -1) * area * height) / 3.0;
+        }
+        return (float)total;
+    }
+
+    public P nearest(P p) {
+        Object[] results;
+        try { results = kd.nearest(new double[]{p.x,p.y,p.z},1); } catch (Exception e) { throw new Error(e); }
+        return (P)results[0];
+    }
+
     public T newT(P p1, P p2, P p3) {
+        p1 = p1.register();
+        p2 = p2.register();
+        p3 = p3.register();
         E e12 = p1.makeE(p2);
         E e23 = p2.makeE(p3);
         E e31 = p3.makeE(p1);
@@ -57,17 +144,159 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
 
     private char allname = 'A';
 
+    public M aspect = new M();
+    public M invaspect = new M();
+
     /** [UNIQUE] point in 3-space */
     public final class P {
         char name;
 
         float x, y, z;
 
+        int watch_count;
+        float watch_x;
+        float watch_y;
+        float watch_z;
+        P watch;
+
         private E e;                // some edge *leaving* this point
         private M binding = new M();
         private P bound_to = this;
 
+        private float oldscore = 0;
+        
+        private boolean inserted = false;
+
+        public P register() {
+            P p2 = ps.get(this);
+            if (p2==null) { p2 = this; ps.put(this,this); name = allname++; }
+            return p2;
+        }
+
+        public void kdremove() {
+            if (!inserted) return;
+            inserted = false;
+            P p = this;
+            try { kd.delete(new double[]{p.x,p.y,p.z}); } catch (Exception e) { }
+        }
+        public void kdinsert() {
+            if (inserted) return;
+            inserted = true;
+            P p = this;
+            try { kd.insert(new double[]{p.x,p.y,p.z},this); } catch (Exception e) { throw new Error(e); }
+        }
+
+        public float score() { return oldscore; }
+        public void unscore() {
+            if (watch == null) return;
+            watch.watch_x -= x;
+            watch.watch_y -= y;
+            watch.watch_z -= z;
+            watch.watch_count--;
+            if (watch.watch_count==0) {
+                watch.watch_x = 0;
+                watch.watch_y = 0;
+                watch.watch_z = 0;
+            }
+            watch = null;
+        }
+        public P times(M m) { return m.times(this); }
+        public P partner() {
+            if (watch==null) return this;
+            return watch.times(score_against.aspect).times(invaspect);
+        }
+        public P watchback() {
+            if (watch_count==0) return partner();
+            return newP(watch_x/watch_count, watch_y/watch_count, watch_z/watch_count);
+        }
+        public void rescore() {
+            if (score_against == null) return;
+
+            score -= oldscore;
+            oldscore = 0;
+
+            if (watch != null) unscore();
+            P po = this.times(aspect).times(score_against.invaspect);
+            if (watch == null) {
+                watch = score_against.nearest(po);
+
+                // don't attract to vertices that face the other way
+                if (watch.norm().times(score_against.aspect).times(invaspect).dot(norm()) < 0) {
+                    watch = null;
+                } else {
+                    watch.watch_x += po.x;
+                    watch.watch_y += po.y;
+                    watch.watch_z += po.z;
+                    watch.watch_count++;
+                }
+            }
+
+            double s1, s2;
+            if (watch_count==0) s1 = 0;
+            else                s1 = this.distance(watch_x/watch_count, watch_y/watch_count, watch_z/watch_count);
+            s2 = watch==null ? 0 : po.distance(watch);
+            oldscore = (float)(s1 + s2);
+            score += oldscore;
+        }
+
+        public float distance(P p) { return distance(p.x, p.y, p.z); }
+        public float distance(float ox, float oy, float oz) {
+            return 
+                (float)Math.sqrt((x-ox)*(x-ox)+
+                                 (y-oy)*(y-oy)+
+                                 (z-oz)*(z-oz));
+        }
+
+        /** does NOT update bound pairs! */
+        public boolean transform(M m) {
+            // FIXME: screws up kdtree 
+            // FIXME: screws up hashmap
+            unscore();
+            try {
+                if (ps.get(this)==null) throw new Error();
+                ps.remove(this);
+                float newx = m.a*x + m.b*y + m.c*z + m.d;
+                float newy = m.e*x + m.f*y + m.g*z + m.h;
+                float newz = m.i*x + m.j*y + m.k*z + m.l;
+                this.x = newx;
+                this.y = newy;
+                this.z = newz;
+                // FIXME: what if we move onto exactly where another point is?
+                ps.put(this,this);
+            } catch (Exception e) {
+                throw new RuntimeException(e);
+            }
+            rescore();
+            boolean good = true;
+
+            for(T t : ts) {
+                for(E e = this.e; ;) {
+                    if (e.intersects(t)) { good = false; break; }
+                    e = e.pair.next;
+                    if (e == this.e) break;
+                }
+            }
+            /*
+                if (t==this.t) continue;
+                if (this.intersects(t)) good = false;
+            }
+            */
+            return good;
+        }
+        public boolean move(V v) {
+            M m = new M(v);
+            P p = this;
+            boolean good = true;
+            do {
+                good &= p.transform(m);
+                v = v.times(binding); // bleh wrong
+                p = p.bound_to;
+            } while (p != this);
+            return good;
+        }
+
         public E makeE(P p2) {
+            p2 = p2.register();
             E e = getE(p2);
             if (e != null) return e;
             e = p2.getE(this);
@@ -94,6 +323,7 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
         }
 
         public E getE(P p2) {
+            p2 = p2.register();
             E e = this.e;
             do {
                 if (e==null) return null;
@@ -104,6 +334,7 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
         }
 
         public boolean isBoundTo(P p) {
+            p = p.register();
             P px = p;
             do {
                 if (px==this) return true;
@@ -112,9 +343,10 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
             return false;
         }
 
-        public void unbind() { bound_to = null; binding = null; }
+        public void unbind() { bound_to = this; binding = new M(); }
         public void bind(P p) { bind(p, new M()); }
         public void bind(P p, M binding) {
+            p = p.register();
             if (isBoundTo(p)) return;
             P temp_bound_to = p.bound_to;
             M temp_binding = p.binding;
@@ -124,31 +356,12 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
             this.binding = temp_binding.times(temp_binding); // FIXME: may have order wrong here
         }
 
-        public void move(V v) {
-            P p = this;
-            do {
-                p.x = p.x+v.x;
-                p.y = p.y+v.y;
-                p.z = p.z+v.z;
-                v = v.times(binding);
-                p = p.bound_to;
-            } while (p != this);
-        }
-
         public P(float x, float y, float z) {
             this.x = x; this.y = y; this.z = z;
         }
-        /*
-        public P nearest() {
-            Object[] results;
-            try { results = kd.nearest(new double[]{x,y,z},2); } catch (Exception e) { throw new Error(e); }
-            if (results[0] != this) throw new Error();
-            return (P)results[1];
-        }
-        */
+
         public V minus(P p) { return new V(x-p.x, y-p.y, z-p.z); }
         public P plus(V v) { return newP(x+v.x, y+v.y, z+v.z); }
-        public P times(M m) { return m.apply(this); }
         public boolean equals(Object o) {
             if (o==null || !(o instanceof P)) return false;
             P p = (P)o;
@@ -161,7 +374,12 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
                 Float.floatToIntBits(y) ^
                 Float.floatToIntBits(z);
         }
-        public void glVertex(GL gl) { gl.glVertex3f(x, y, z); }
+        public void glVertex(GL gl) {
+            this.times(aspect)._glVertex(gl);
+        }
+        private void _glVertex(GL gl) {
+            gl.glVertex3f(x, y, z);
+        }
         public String toString() { return "("+x+","+y+","+z+")"; }
         public V norm() {
             V norm = new V(0, 0, 0);
@@ -179,9 +397,10 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
         public final float x, y, z;
         public V(double x, double y, double z) { this((float)x, (float)y, (float)z); }
         public V(float x, float y, float z) { this.x = x; this.y = y; this.z = z; }
+        public V(P p1, P p2) { this(p2.x-p1.x, p2.y-p1.y, p2.z-p1.z); }
         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); }
         public V plus(V v) { return new V(x+v.x, y+v.y, z+v.z); }
-        public V norm() { return div(mag()); }
+        public V norm() { return mag()==0 ? this : div(mag()); }
         public V times(M m) { return m.apply(this); }
         public float mag() { return (float)Math.sqrt(x*x+y*y+z*z); }
         public float dot(V v) { return x*v.x + y*v.y + z*v.z; }
@@ -193,7 +412,9 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
     public class BindingGroup {
         public HashSet<E> es = new HashSet<E>();
         public BindingGroup() { }
-        public BindingGroup(E e) { es.add(e); }
+        public BindingGroup(E e) {
+            es.add(e);
+        }
         public void add(E e) {
             if (e.bg != null) { merge(e.bg); return; }
             es.add(e);
@@ -210,6 +431,76 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
     /** [UNIQUE] an edge */
     public final class E implements Comparable<E> {
 
+        public boolean intersects(T t) {
+            double A0=t.p1().x, A1=t.p1().y, A2=t.p1().z;
+            double B0=t.p2().x, B1=t.p2().y, B2=t.p2().z;
+            double C0=t.p3().x, C1=t.p3().y, C2=t.p3().z;
+            double j0=p1.x, j1=p1.y, j2=p1.z;
+            double k0=p2.x, k1=p2.y, k2=p2.z;
+            double J0, J1, J2;
+            double K0, K1, K2;
+            double i0, i1, i2;
+            double a0, a1, a2;
+            double b0, b1, b2;
+            double c0, c1, c2;
+            double in_det;
+            double R00, R01, R02, R03,
+                R10, R11, R12, R13,
+                R20, R21, R22, R23,
+                R30, R31, R32, R33;
+
+
+            /* a = B - A */
+            a0 = B0 - A0; 
+            a1 = B1 - A1; 
+            a2 = B2 - A2;
+            /* b = C - B */
+            b0 = C0 - A0;
+            b1 = C1 - A1;
+            b2 = C2 - A2;
+            /* c = a &times; b */
+            c0 = a1 * b2 - a2 * b1;
+            c1 = a2 * b0 - a0 * b2;
+            c2 = a0 * b1 - a1 * b0;
+            /* M^(-1) = (1/det(M)) * adj(M) */
+            in_det = 1 / (c0 * c0 + c1 * c1 + c2 * c2);
+            R00 = (b1 * c2 - b2 * c1) * in_det;
+            R01 = (b2 * c0 - b0 * c2) * in_det;
+            R02 = (b0 * c1 - b1 * c0) * in_det;
+            R10 = (c1 * a2 - c2 * a1) * in_det;
+            R11 = (c2 * a0 - c0 * a2) * in_det;
+            R12 = (c0 * a1 - c1 * a0) * in_det;
+            R20 = (c0) * in_det;
+            R21 = (c1) * in_det;
+            R22 = (c2) * in_det;
+  
+            /* O = M^(-1) * A */
+            R03 = -(R00 * A0 + R01 * A1 + R02 * A2);
+            R13 = -(R10 * A0 + R11 * A1 + R12 * A2);
+            R23 = -(R20 * A0 + R21 * A1 + R22 * A2);
+            /* fill in last row of 4x4 matrix */
+            R30 = R31 = R32 = 0;
+            R33 = 1;
+  
+            J2 = R20 * j0 + R21 * j1 + R22 * j2 + R23;
+            K2 = R20 * k0 + R21 * k1 + R22 * k2 + R23;
+            if (J2 * K2 >= 0) return false;
+
+            J0 = R00 * j0 + R01 * j1 + R02 * j2 + R03;
+            K0 = R00 * k0 + R01 * k1 + R02 * k2 + R03;
+            i0 = J0 + J2 * ((K0 - J0) / (J2 - K2));
+            if (i0 < 0 || i0 > 1) return false;
+  
+            J1 = R10 * j0 + R11 * j1 + R12 * j2 + R13;
+            K1 = R10 * k0 + R11 * k1 + R12 * k2 + R13;
+            i1 = J1 + J2 * ((K1 - J1) / (J2 - K2));
+            if (i1 < 0 || i1 > 1 || i0 + i1 > 1) return false;
+
+            return true;            
+        }
+
         public int compareTo(E e) {
             return e.length() > length() ? 1 : -1;
         }
@@ -238,6 +529,7 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
         boolean shattered = false;
         public P shatter() { return shatter(midpoint(), null, null); }
         public P shatter(P mid, BindingGroup bg1, BindingGroup bg2) {
+            mid = mid.register();
             if (shattered) return mid;
             shattered = true;
 
@@ -263,8 +555,8 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
             if (destroyed) return;
             destroyed = true;
             pair.destroyed = true;
-            if (next.t != null) ts.remove(next.t);
-            if (prev.t != null) ts.remove(prev.t);
+            if (next.t != null) next.t.destroy();
+            if (prev.t != null) prev.t.destroy();
             if (pair.next.t != null) ts.remove(pair.next.t);
             if (pair.prev.t != null) ts.remove(pair.prev.t);
             next.t = null;
@@ -281,6 +573,10 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
             if (pair.p1.e == pair) pair.p1.e = pair.prev.next;
             es.remove(this);
             es.remove(pair);
+            avgedge -= this.length();
+            avgedge -= pair.length();
+            numedges--;
+            numedges--;
         }
 
         private void sync() {
@@ -291,7 +587,13 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
             if (this.prev.p2 != p1) throw new Error();
             if (this.p1.e == null) this.p1.e = this;
             es.add(this);
+            if (!added) {
+                added = true;
+                numedges++;
+                avgedge += length();
+            }
         }
+        private boolean added = false;
 
         public T makeT() { return t==null ? (t = new T(this)) : t; }
 
@@ -324,6 +626,8 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
 
         /** creates an isolated edge out in the middle of space */
         public E(P p1, P p2) {
+            p1 = p1.register();
+            p2 = p2.register();
             if (p1==p2) throw new Error("attempt to create edge with single vertex: " + p1);
             this.p1 = p1;
             this.p2 = p2;
@@ -333,6 +637,7 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
 
         /** adds a new half-edge from prev.p2 to p2 */
         public E(E prev, P p2) {
+            p2 = p2.register();
             this.p1 = prev.p2;
             this.p2 = p2;
             this.prev = prev;
@@ -359,8 +664,11 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
             this.pair = pair;
             sync();
         }
-        public P midpoint() { return newP((p1.x+p2.x)/2, (p1.y+p2.y)/2, (p1.z+p2.z)/2); }
-        public boolean has(P p) { return p==p1 || p==p2; }
+        public P midpoint() { return newP((p1.x+p2.x)/2, (p1.y+p2.y)/2, (p1.z+p2.z)/2).register(); }
+        public boolean has(P p) {
+            p = p.register();
+            return p==p1 || p==p2;
+        }
         public float length() { return p1.minus(p2).mag(); }
         public String toString() { return p1+"->"+p2; }
     }
@@ -370,6 +678,19 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
         public final E e1;
         public final int color;
 
+        public void destroy() {
+            ts.remove(this);
+        }
+
+        public P nearest(P p) {
+            float d1 = p1().distance(p);
+            float d2 = p2().distance(p);
+            float d3 = p3().distance(p);
+            if (d1 < d2 && d1 < d3) return p1();
+            if (d2 < d3) return p2();
+            return p3();
+        }
+
         T(E e1) {
             this.e1 = e1;
             E e2 = e1.next;
@@ -395,6 +716,9 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
 
             // FIXME unnecssary
             ts.add(this);
+            p1().kdinsert();
+            p2().kdinsert();
+            p3().kdinsert();
 
             this.color = color;
         }
@@ -407,6 +731,11 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
         public V norm() { return p2().minus(p1()).cross(p3().minus(p1())).norm(); }
         public boolean hasE(E e) { return e1==e || e1.next==e || e1.prev==e; }
         public boolean has(P p) { return p1()==p || p2()==p || p3()==p; }
+
+        public float area() {
+            return (float)Math.abs(0.5 * e1().length() * new V(p1(), p2()).norm().dot(new V(p2(), p3())));
+        }
+
         public void glVertices(GL gl) {
             p1().glVertex(gl);
             p2().glVertex(gl);
@@ -427,7 +756,62 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
 
     /** matrix */
     public class M {
-        public M() { }
+        //
+        //  [ a b c d ]   [ x ]
+        //  [ e f g h ]   [ y ]
+        //  [ i j k l ]   [ z ]
+        //  [ 0 0 0 1 ]   [ 1 ]
+        //
+        public final float a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l;
+        public M() { this(1); }
+        public M(float scale) {
+            a = f = k = scale;
+            l = h = d = e = b = i = c = j = g = 0;            
+        }
+        public M(float scalex, float scaley, float scalez) {
+            a = scalex;
+            f = scaley;
+            k = scalez;
+            l = h = d = e = b = i = c = j = g = 0;            
+        }
+        public M(V translate) {
+            d = translate.x; h = translate.y; l = translate.z;
+            a = f = k = 1;
+            b = c = e = g = i = j = 0;
+        }
+        public M(float a, float b, float c, float d, float e, float f, float g, float h, float i, float j, float k, float l) {
+            this.a = a; this.b = b; this.c = c; this.d = d; this.e = e; this.f = f; this.g = g; this.h = h; this.i = i;
+            this.j = j; this.k = k; this.l = l;
+        }
+        public M times(float x) {
+            return new M(a*x, b*x, c*x, d*x, e*x, f*x, g*x, h*x, i*x, j*x, k*x, l*x);
+        }
+        public M(V axis, float angle) {
+            double q = Math.cos(angle);
+            double s = Math.sin(angle);
+            double t = 1.0 - q;
+            a = (float)(q + axis.x*axis.x*t);
+            f = (float)(q + axis.y*axis.y*t);
+            k = (float)(q + axis.z*axis.z*t);
+            double tmp1 = axis.x*axis.y*t;
+            double tmp2 = axis.z*s;
+            e = (float)(tmp1 + tmp2);
+            b = (float)(tmp1 - tmp2);
+            tmp1 = axis.x*axis.z*t;
+            tmp2 = axis.y*s;
+            i = (float)(tmp1 - tmp2);
+            c = (float)(tmp1 + tmp2);
+            tmp1 = axis.y*axis.z*t;
+            tmp2 = axis.x*s;
+            j = (float)(tmp1 + tmp2);
+            g = (float)(tmp1 - tmp2);
+            d = h = l = 0;
+        }
+        public P times(P p) {
+            return newP(a*p.x + b*p.y + c*p.z + d,
+                        e*p.x + f*p.y + g*p.z + h,
+                        i*p.x + j*p.y + k*p.z + l);
+        }
         public P apply(P p) { return p; }
         public V apply(V v) { return v; }
         public M invert() { return this; }
@@ -435,13 +819,13 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
     }
 
     public void unbind() {
-        /*
+
         for(Geom.T t : this) {
             t.p1().unbind();
             t.p2().unbind();
             t.p3().unbind();
         }
-        */
+
     }
     public void bind() {
         for(Geom.T t : this) {
@@ -450,4 +834,6 @@ public class Geom implements Iterable<Geom.T> {
             t.e3().dobind();
         }
     }
+    public int numedges = 0;
+    public float avgedge = 0;
 }
index a5365f0..8e3e65a 100644 (file)
@@ -5,7 +5,9 @@ import javax.media.opengl.*;
 import javax.media.opengl.glu.*;
 import java.util.*;
 
-// FEATURE: check google's 3D warehouse for sample shapes
+// FIXME: recenter goal to have centroid coincident with tile
+// FIXME: re-orient goal (how?)
+//        fish case: ensure that spinal axis of fish is the x-axis of the tile
 
 public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener, KeyListener, MouseWheelListener {
     
@@ -63,28 +65,68 @@ public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener
         mousey = e.getY();
     }
 
-    private Geom geom = new Geom();
+    private Geom tile = new Geom();
+    private Geom goal = new Geom();
 
     /** magnification factor */
     private static final float MAG = 1;
 
-    Geom.V[] translations;
+    Geom.M[] translations;
     Geom.P[] points;
 
     public Main(StlFile stlf) {
 
-        Geom.P ltf = geom.newP(-0.2,  0.1,  0.1);
-        Geom.P mtf = geom.newP( 0.0,  0.1,  0.1);
-        Geom.P rtf = geom.newP( 0.2,  0.1,  0.1);
-        Geom.P ltn = geom.newP(-0.2,  0.1, -0.1);
-        Geom.P mtn = geom.newP( 0.0,  0.1, -0.1);
-        Geom.P rtn = geom.newP( 0.2,  0.1, -0.1);
-        Geom.P lbf = geom.newP(-0.2, -0.1,  0.1);
-        Geom.P mbf = geom.newP( 0.0, -0.1,  0.1);
-        Geom.P rbf = geom.newP( 0.2, -0.1,  0.1);
-        Geom.P lbn = geom.newP(-0.2, -0.1, -0.1);
-        Geom.P mbn = geom.newP( 0.0, -0.1, -0.1);
-        Geom.P rbn = geom.newP( 0.2, -0.1, -0.1);
+        for(int i=0; i<stlf.coordArray.length; i+=3) {
+            Geom.P p0 = goal.newP(stlf.coordArray[i+0].x * MAG, stlf.coordArray[i+0].y * MAG, stlf.coordArray[i+0].z * MAG);
+            Geom.P p1 = goal.newP(stlf.coordArray[i+1].x * MAG, stlf.coordArray[i+1].y * MAG, stlf.coordArray[i+1].z * MAG);
+            Geom.P p2 = goal.newP(stlf.coordArray[i+2].x * MAG, stlf.coordArray[i+2].y * MAG, stlf.coordArray[i+2].z * MAG);
+            Geom.V n  = goal.new V(stlf.normArray[i/3].x * MAG, stlf.normArray[i/3].y  * MAG, stlf.normArray[i/3].z * MAG);
+            Geom.T t  = goal.newT(p0, p1, p2, n);
+        }
+
+        // rotate to align major axis -- this probably needs to be done by a human.
+        goal.transform(goal.new M(goal.new V(0, 0, 1), (float)(Math.PI/2)));
+
+
+        float goal_width  = goal.diagonal().dot(goal.new V(1, 0, 0));
+        float goal_height = goal.diagonal().dot(goal.new V(0, 1, 0));
+        float goal_depth  = goal.diagonal().dot(goal.new V(0, 0, 1));
+
+        float width  = (float)0.6;
+        float height = (float)0.08;
+        float depth  = (float)0.3;
+        translations = new Geom.M[] {
+
+            tile.new M(tile.new V(-(width/2),  height,    0)),
+            tile.new M(tile.new V( (width/2),  height,    0)),
+            tile.new M(tile.new V(-(width/2), -height,    0)),
+            tile.new M(tile.new V( (width/2), -height,    0)),
+            tile.new M(tile.new V(-(width/2),       0,  depth)),
+            tile.new M(tile.new V( (width/2),       0,  depth)),
+            tile.new M(tile.new V(-(width/2),       0, -depth)),
+            tile.new M(tile.new V( (width/2),       0, -depth)),
+
+            tile.new M(tile.new V( width,           0,    0)),
+            tile.new M(tile.new V(-width,           0,    0)),
+            /*
+            tile.new M(tile.new V(     0,           0,    depth)),
+            tile.new M(tile.new V(     0,           0,   -depth)),
+            */
+        };
+
+
+        Geom.P ltf = tile.newP(-(width/2),  (height/2),  (depth/2));
+        Geom.P mtf = tile.newP( 0.0,        (height/2),  (depth/2));
+        Geom.P rtf = tile.newP( (width/2),  (height/2),  (depth/2));
+        Geom.P ltn = tile.newP(-(width/2),  (height/2), -(depth/2));
+        Geom.P mtn = tile.newP( 0.0,        (height/2), -(depth/2));
+        Geom.P rtn = tile.newP( (width/2),  (height/2), -(depth/2));
+        Geom.P lbf = tile.newP(-(width/2), -(height/2),  (depth/2));
+        Geom.P mbf = tile.newP( 0.0,       -(height/2),  (depth/2));
+        Geom.P rbf = tile.newP( (width/2), -(height/2),  (depth/2));
+        Geom.P lbn = tile.newP(-(width/2), -(height/2), -(depth/2));
+        Geom.P mbn = tile.newP( 0.0,       -(height/2), -(depth/2));
+        Geom.P rbn = tile.newP( (width/2), -(height/2), -(depth/2));
         
         points = new Geom.P[] {
             ltf,
@@ -101,71 +143,61 @@ public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener
             rbn
         };
 
-        translations = new Geom.V[] {
-            geom.new V(-0.2,  0.2,    0),
-            geom.new V( 0.2,  0.2,    0),
-            geom.new V(-0.2, -0.2,    0),
-            geom.new V( 0.2, -0.2,    0),
-            geom.new V( 0.4,    0,    0),
-            geom.new V(-0.4,    0,    0),
-            geom.new V(   0,    0,  0.2),
-            geom.new V(   0,    0, -0.2),
-        };
 
         // top
-        geom.newT(ltf, mtf, mtn);
-        geom.newT(mtn, ltn, ltf);
-        geom.newT(mtf, rtf, rtn);
-        geom.newT(rtn, mtn, mtf);
+        tile.newT(ltf, mtf, mtn);
+        tile.newT(mtn, ltn, ltf);
+        tile.newT(mtf, rtf, rtn);
+        tile.newT(rtn, mtn, mtf);
 
         // bottom (swap normals)
-        geom.newT(mbf, lbf, mbn);
-        geom.newT(lbn, mbn, lbf);
-        geom.newT(rbf, mbf, rbn);
-        geom.newT(mbn, rbn, mbf);
+        tile.newT(mbf, lbf, mbn);
+        tile.newT(lbn, mbn, lbf);
+        tile.newT(rbf, mbf, rbn);
+        tile.newT(mbn, rbn, mbf);
         
         // left
-        geom.newT(ltf, ltn, lbn);
-        geom.newT(lbn, lbf, ltf);
+        tile.newT(ltf, ltn, lbn);
+        tile.newT(lbn, lbf, ltf);
 
         // right (swap normals)
-        geom.newT(rtn, rtf, rbn);
-        geom.newT(rbf, rbn, rtf);
+        tile.newT(rtn, rtf, rbn);
+        tile.newT(rbf, rbn, rtf);
 
         // front
-        geom.newT(ltn, mtn, mbn);
-        geom.newT(ltn, mbn, lbn);
-        geom.newT(mtn, rtn, rbn);
-        geom.newT(mtn, rbn, mbn);
+        tile.newT(ltn, mtn, mbn);
+        tile.newT(ltn, mbn, lbn);
+        tile.newT(mtn, rtn, rbn);
+        tile.newT(mtn, rbn, mbn);
 
         // back
-        geom.newT(mtf, ltf, mbf);
-        geom.newT(mbf, ltf, lbf);
-        geom.newT(rtf, mtf, rbf);
-        geom.newT(rbf, mtf, mbf);
-
-        for(Geom.V v : translations) {
-            for(Geom.T t1 : geom) {
-                for(Geom.T t2 : geom) {
+        tile.newT(mtf, ltf, mbf);
+        tile.newT(mbf, ltf, lbf);
+        tile.newT(rtf, mtf, rbf);
+        tile.newT(rbf, mtf, mbf);
+
+        for(Geom.M m : translations) {
+            for(Geom.T t1 : tile) {
+                for(Geom.T t2 : tile) {
                     if (t1==t2) continue;
 
-                    if ((t1.p1().plus(v).minus(t2.p1()).mag() < Geom.EPSILON) &&
-                        (t1.p2().plus(v).minus(t2.p3()).mag() < Geom.EPSILON) &&
-                        (t1.p3().plus(v).minus(t2.p2()).mag() < Geom.EPSILON)) {
+                    if ((t1.p1().times(m).minus(t2.p1()).mag() < Geom.EPSILON) &&
+                        (t1.p2().times(m).minus(t2.p3()).mag() < Geom.EPSILON) &&
+                        (t1.p3().times(m).minus(t2.p2()).mag() < Geom.EPSILON)) {
                         t1.e1().bind(t2.e3().pair);
                         t1.e2().bind(t2.e2().pair);
                         t1.e3().bind(t2.e1().pair);
                     }
-                    if ((t1.p2().plus(v).minus(t2.p1()).mag() < Geom.EPSILON) &&
-                        (t1.p3().plus(v).minus(t2.p3()).mag() < Geom.EPSILON) &&
-                        (t1.p1().plus(v).minus(t2.p2()).mag() < Geom.EPSILON)) {
+                    if ((t1.p2().times(m).minus(t2.p1()).mag() < Geom.EPSILON) &&
+                        (t1.p3().times(m).minus(t2.p3()).mag() < Geom.EPSILON) &&
+                        (t1.p1().times(m).minus(t2.p2()).mag() < Geom.EPSILON)) {
                         t1.e2().bind(t2.e3().pair);
                         t1.e3().bind(t2.e2().pair);
                         t1.e1().bind(t2.e1().pair);
                     }
-                    if ((t1.p3().plus(v).minus(t2.p1()).mag() < Geom.EPSILON) &&
-                        (t1.p1().plus(v).minus(t2.p3()).mag() < Geom.EPSILON) &&
-                        (t1.p2().plus(v).minus(t2.p2()).mag() < Geom.EPSILON)) {
+                    if ((t1.p3().times(m).minus(t2.p1()).mag() < Geom.EPSILON) &&
+                        (t1.p1().times(m).minus(t2.p3()).mag() < Geom.EPSILON) &&
+                        (t1.p2().times(m).minus(t2.p2()).mag() < Geom.EPSILON)) {
                         t1.e3().bind(t2.e3().pair);
                         t1.e1().bind(t2.e2().pair);
                         t1.e2().bind(t2.e1().pair);
@@ -174,58 +206,98 @@ public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener
             }
         }
 
-        Geom.P mid = ltn.getE(mbn).shatter();
+        //xGeom.P mid = lbf.getE(mbn).shatter();
+
+        // rescale to match volume
+        float factor = (float)Math.pow(tile.volume() / goal.volume(), 1.0/3.0);
+        goal.transform(goal.new M(factor));
+
+        // translate to match centroid
+        goal.transform(goal.new M(tile.centroid().minus(goal.centroid())));
 
         //tx.e2.shatter();
         //tx.e3.shatter();
 
 
-        geom.bind();
+        tile.bind();
 
-        mid.move(geom.new V((float)0,0,(float)-0.05));
-        //ltn.move(geom.new V((float)0,0,(float)-0.05));
+        //mid.move(tile.new V((float)0,0,(float)-0.05));
+        //ltn.move(tile.new V((float)0,0,(float)-0.05));
 
-        //mtf.move(geom.new V(0, (float)-0.05, (float)0.05));
-        /*
-        for(int i=0; i<100; i++) {
-            rand();
-        }
-        */
+        //mtf.move(tile.new V(0, (float)-0.05, (float)0.05));
 
 
-        /*
-        for(int i=0; i<stlf.coordArray.length; i+=3) {
-            Geom.P p0 = geom.newP(stlf.coordArray[i+0].x * MAG, stlf.coordArray[i+0].y * MAG, stlf.coordArray[i+0].z * MAG);
-            Geom.P p1 = geom.newP(stlf.coordArray[i+1].x * MAG, stlf.coordArray[i+1].y * MAG, stlf.coordArray[i+1].z * MAG);
-            Geom.P p2 = geom.newP(stlf.coordArray[i+2].x * MAG, stlf.coordArray[i+2].y * MAG, stlf.coordArray[i+2].z * MAG);
-            Geom.V n  = geom.new V(stlf.normArray[i/3].x * MAG, stlf.normArray[i/3].y  * MAG, stlf.normArray[i/3].z * MAG);
-            Geom.T t  = geom.newT(p0, p1, p2, n);
-        }
-        */
-
+        System.out.println("tile volume: " + tile.volume());
+        System.out.println("goal volume: " + goal.volume());
 
+        tile.score_against = goal;
+        goal.score_against = tile;
     }
         Random random = new Random();
 
     public synchronized void breakit() {
-        int i = Math.abs(random.nextInt()) % geom.es.size();
-        Geom.E e = geom.es.poll();
-        System.out.println("shatter " + e);
-        e.shatter();
-        geom.unbind();
-        geom.bind();
+        if (verts > 40) return;
+        //double min = (tile.avgedge/tile.numedges)*(1+(4/(double)verts));
+        //if (verts>0 && tile.es.peek().length() < min) return;
+        PriorityQueue<Geom.E> es = new PriorityQueue<Geom.E>();
+        for(Geom.E e : tile.es) es.add(e);
+        for(int i=0; i<1; i++) {
+            Geom.E e = es.poll();
+            verts++;
+            System.out.println("shatter " + e);
+            e.shatter();
+            tile.unbind();
+            tile.bind();
+        }
     }
-    public synchronized void rand() {
-        for(int i=0; i<10; i++) {
-            Geom.P p = geom.ts.get(Math.abs(random.nextInt()) % geom.ts.size()).e1().p1;
-            float r1 = Math.abs(random.nextFloat());
-            r1 = r1 - (float)Math.floor(r1);
-            r1 = r1 * (float)0.01;
-            r1 = r1 - (float)0.005;
-            switch(Math.abs(random.nextInt()) % 3) {
-                case 0: p.move(geom.new V((float)0,  (float)r1, (float)0)); break;
-                case 1: p.move(geom.new V((float)r1, (float)0,  (float)0)); break;
-                case 2: p.move(geom.new V((float)0,  (float)0, (float)r1)); break;
+
+    public synchronized void rand(double temperature, Geom.P p) {
+        double tile_score = tile.score();
+        double goal_score = goal.score();
+        
+        p.rescore();
+        //if (p.watch==null) return;
+        float r1 = Math.abs(random.nextFloat());
+        r1 = r1 - (float)Math.floor(r1);
+        r1 = r1 * (float)0.01;
+        r1 = r1 - (float)0.005;
+        Geom.V v = p.watchback().minus(p).norm().times(r1);
+
+        //v = p.norm().times(v.dot(p.norm()));
+
+        boolean aspect = false;//(Math.abs(random.nextInt()) % 100) <= 2;
+        Geom.M old_tile_aspect = goal.aspect;
+        boolean good = true;
+        if (aspect) {
+            v = v.times(10);
+            tile.aspect = tile.new M(tile.aspect.a / (v.x+1), tile.aspect.f / (v.y+1), tile.aspect.k / (v.z+1));
+            tile.invaspect = tile.new M(1/tile.aspect.a, 1/tile.aspect.f, 1/tile.aspect.k);
+            goal.rescore();
+            tile.rescore();
+        } else {
+            good = p.move(v);
+        }
+        double new_tile_score = tile.score();
+        double new_goal_score = goal.score();
+        double tile_delta = new_tile_score - tile_score;
+        double goal_delta = new_goal_score - goal_score;
+        double delta = tile_delta + goal_delta;
+        double swapProbability = Math.exp((-1 * delta) / temperature);
+        //boolean doSwap = Math.random() < swapProbability;
+        boolean doSwap = good && (tile_delta <= 0 && goal_delta <= 0);
+        if (doSwap) {
+            tile_score = new_tile_score;
+            goal_score = new_goal_score;
+            //System.out.println("score: " + tile_score + " / " + goal_score);
+            if (aspect) System.out.println("aspect " + v);
+        } else {
+            if (aspect) {
+                tile.aspect = old_tile_aspect;
+                tile.invaspect = tile.new M(1/tile.aspect.a, 1/tile.aspect.f, 1/tile.aspect.k);
+                goal.rescore();
+                tile.rescore();
+            } else {
+                p.move(v.times(-1));
             }
         }
     }
@@ -237,12 +309,12 @@ public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener
         GL gl = gld.getGL();
         gl.glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
         gl.glViewport(0, 0, 500, 300);
-        gl.glMatrixMode(GL.GL_PROJECTION);
         gl.glEnable(GL.GL_DEPTH_TEST);
         gl.glClearDepth(1.0);
         gl.glDepthFunc(GL.GL_LEQUAL);
+        gl.glMatrixMode(GL.GL_PROJECTION);
         gl.glLoadIdentity();
-        //glu.gluOrtho2D(0.0, 500.0, 0.0, 300.0);
+        gl.glMatrixMode(GL.GL_MODELVIEW);
         display(gld);
     }
 
@@ -261,39 +333,52 @@ public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener
         gl.glRotatef(angley/3, 1, 0, 0);
 
         gl.glBegin(GL.GL_TRIANGLES);
-        draw(gl, true);
+        draw(gl, true, tile);
         gl.glEnd();
 
-        for(Geom.V v1 : translations) {
-            if (v1.z==0 && v1.y==0) continue;
-            Geom.V v = v1.times((float)1.1);
+        gl.glBegin(GL.GL_TRIANGLES);
+        gl.glColor4f((float)0.5, (float)0.5, (float)0.5, (float)0.8);
+        //draw(gl, false, goal);
+        gl.glEnd();
+
+
+        int i = 0;
+        //gl.glDisable(GL.GL_DEPTH_TEST);
+        gl.glColor4f(1,1,1,1);
+        for(Geom.M m : translations) {
+            //if (v1.z==0 && v1.y==0) continue;
+            i++;
+            if (i != 1 /*&& i!=4*/) continue;
+            Geom.P p = tile.newP(0, 0, 0).times(m);
+            Geom.V v = tile.new V(p.x, p.y, p.z);
+            v = v.times((float)1.04);
             gl.glTranslatef(v.x, v.y, v.z);
-            draw(gl, false);
+            draw(gl, false, tile);
             gl.glTranslatef(-v.x, -v.y, -v.z);
-            break;
         }
-
+        //gl.glEnable(GL.GL_DEPTH_TEST);
     }
 
-    private synchronized void draw(GL gl, boolean triangles) {
+    private synchronized void draw(GL gl, boolean triangles, Geom mesh) {
         float red = 0.0f;
         float green = 0.0f;
         float blue = 0.0f;
-        for(Geom.T t : geom) {
+        for(Geom.T t : mesh) {
             if (red < 0.15) red = 1.0f;
             if (green < 0.15) green = 1.0f;
             if (blue < 0.15) blue = 1.0f;
             red -= .09f;
             green -= .12f;
             blue -= .15f;
-            gl.glColor3f(red, green, blue);
-            switch(t.color) {
-                case 0: gl.glColor3f((float)0.25, (float)0.25, (float)0.75); break;
-                case 1: gl.glColor3f((float)0.25, (float)0.75, (float)0.25); break;
-                case 2: gl.glColor3f((float)0.75, (float)0.25, (float)0.25); break;
-                case 3: gl.glColor3f((float)0.50, (float)0.50, (float)0.50); break;
+
+            if (triangles) switch(t.color) {
+                case 0: gl.glColor4f((float)0.25, (float)0.25, (float)0.75, (float)0.3); break;
+                case 1: gl.glColor4f((float)0.25, (float)0.75, (float)0.25, (float)0.3); break;
+                case 2: gl.glColor4f((float)0.75, (float)0.25, (float)0.25, (float)0.3); break;
+                case 3: gl.glColor4f((float)0.50, (float)0.50, (float)0.50, (float)0.3); break;
             }
             //gl.glBegin(GL.GL_LINES);
+
             if (triangles) {
                 gl.glBegin(GL.GL_TRIANGLES);
                 t.glVertices(gl);
@@ -316,14 +401,15 @@ public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener
             centroid.glVertex(gl);
             centroid.plus(t.norm().times(t.diameter())).glVertex(gl);
             */
-            /*
-            t.p1().glVertex(gl);
-            t.p1().plus(t.p1().norm().times(t.diameter())).glVertex(gl);
-            t.p2().glVertex(gl);
-            t.p2().plus(t.p2().norm().times(t.diameter())).glVertex(gl);
-            t.p3().glVertex(gl);
-            t.p3().plus(t.p3().norm().times(t.diameter())).glVertex(gl);
-            */
+
+            if (mesh==goal)
+                for(Geom.P p : new Geom.P[] { t.p1(), t.p2(), t.p3() }) {
+                    p.glVertex(gl);
+                    //p.plus(p.norm().times(p.score()*10)).glVertex(gl);
+                    p.partner().glVertex(gl);
+                    //tile.nearest(p).centroid().glVertex(gl);
+                }
+
             gl.glEnd();
 
         }
@@ -331,7 +417,7 @@ public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener
 
     public static void main(String[] s) throws Exception {
         StlFile stlf = new StlFile();
-        stlf.load("teapot.stl");
+        stlf.load("simplefish.stl");
         Main main = new Main(stlf);
         Frame f = new Frame();
         GLCapabilities glcaps = new GLCapabilities();
@@ -348,12 +434,24 @@ public class Main implements GLEventListener, MouseListener, MouseMotionListener
         glcanvas.addMouseWheelListener(main);
         glcanvas.addKeyListener(main);
 
-        int i = 0;
+        main.anneal(glcanvas);
+    }
+    public static int verts = 0;
+    public void anneal(GLCanvas glcanvas) throws Exception {
+        int verts = 0;
         while(true) {
-            Thread.sleep(10);
-            glcanvas.repaint();
-            main.rand();
-            if (i++>10) { main.breakit(); i = 0; }
+            //Thread.sleep(10);
+            for(int i=0; i<1; i++) {
+                glcanvas.repaint();
+                //tile.ts.get(Math.abs(random.nextInt()) % tile.ts.size()).e1().p1
+                for(Geom.T t : tile)
+                    for(Geom.P p : new Geom.P[] { t.p1(), t.p2(), t.p3() }) {
+                        rand(10,p);
+                    }
+                goal.rescore();
+                tile.rescore();
+            }
+            breakit();
        }
 
     }