ftp://ftp.uni-heidelberg.de/pub/X11/contrib/applications/xscreensaver-2.07.tar.gz
[xscreensaver] / utils / spline.c
diff --git a/utils/spline.c b/utils/spline.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..84de1cb
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,321 @@
+/*
+ * Copyright (c) 1987, 1988, 1989 Stanford University
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and its
+ * documentation for any purpose is hereby granted without fee, provided
+ * that the above copyright notice appear in all copies and that both that
+ * copyright notice and this permission notice appear in supporting
+ * documentation, and that the name of Stanford not be used in advertising or
+ * publicity pertaining to distribution of the software without specific,
+ * written prior permission.  Stanford makes no representations about
+ * the suitability of this software for any purpose.  It is provided "as is"
+ * without express or implied warranty.
+ *
+ * STANFORD DISCLAIMS ALL WARRANTIES WITH REGARD TO THIS SOFTWARE,
+ * INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS.
+ * IN NO EVENT SHALL STANFORD BE LIABLE FOR ANY SPECIAL, INDIRECT OR
+ * CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE,
+ * DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR
+ * OTHER TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION
+ * WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.
+ */
+
+/* This code came with the InterViews distribution, and was translated
+   from C++ to C by Matthieu Devin <devin@lucid.com> some time in 1992.
+ */
+
+#include "utils.h"
+#include "spline.h"
+
+#define SMOOTHNESS 1.0
+
+static void no_more_memory (void);
+static void grow_spline_points (spline* s);
+static void mid_point (double x0, double y0, double x1, double y1,
+                      double *mx, double *my);
+static int can_approx_with_line (double x0, double y0, double x2,
+                                double y2, double x3, double y3);
+static void add_line (spline* s, double x0, double y0, double x1, double y1);
+static void add_bezier_arc (spline* s,
+                           double x0, double y0, double x1, double y1,
+                           double x2, double y2, double x3, double y3);
+static void third_point (double x0, double y0, double x1, double y1,
+                        double *tx, double *ty);
+static void calc_section (spline* s, double cminus1x, double cminus1y,
+                         double cx, double cy, double cplus1x, double cplus1y,
+                         double cplus2x, double cplus2y);
+
+static void
+no_more_memory (void)
+{
+  fprintf (stderr, "No more memory\n");
+  exit (1);
+}
+
+spline*
+make_spline (u_int size)
+{
+  spline* s = (spline*)calloc (1, sizeof (spline));
+  if (!s)
+    no_more_memory ();
+  s->n_controls = size;
+  s->control_x = (double*)calloc (s->n_controls, sizeof (double));
+  s->control_y = (double*)calloc (s->n_controls, sizeof (double));
+
+  s->n_points = 0;
+  s->allocated_points = s->n_controls;
+  s->points = (XPoint*)calloc (s->allocated_points, sizeof (XPoint));
+
+  if (!s->control_x || !s->control_y || !s->points)
+    no_more_memory ();
+
+  return s;
+}
+
+static void
+grow_spline_points (spline *s)
+{
+  s->allocated_points *= 2;
+  s->points =
+    (XPoint*)realloc (s->points, s->allocated_points * sizeof (XPoint));
+
+  if (!s->points)
+    no_more_memory ();
+}
+
+static void 
+mid_point (double x0, double y0,
+          double x1, double y1,
+          double *mx, double *my)
+{
+  *mx = (x0 + x1) / 2.0;
+  *my = (y0 + y1) / 2.0;
+}
+
+static void 
+third_point (double x0, double y0,
+            double x1, double y1,
+            double *tx, double *ty)
+{
+  *tx = (2 * x0 + x1) / 3.0;
+  *ty = (2 * y0 + y1) / 3.0;
+}
+
+static int
+can_approx_with_line (double x0, double y0,
+                     double x2, double y2,
+                     double x3, double y3)
+{
+  double triangle_area, side_squared, dx, dy;
+  
+  triangle_area = x0 * y2 - x2 * y0 + x2 * y3 - x3 * y2 + x3 * y0 - x0 * y3;
+  /* actually 4 times the area. */
+  triangle_area *= triangle_area;
+  dx = x3 - x0;
+  dy = y3 - y0;
+  side_squared = dx * dx + dy * dy;
+  return triangle_area <= SMOOTHNESS * side_squared;
+}
+
+static void
+add_line (spline *s,
+         double x0, double y0,
+         double x1, double y1)
+{
+  if (s->n_points >= s->allocated_points)
+    grow_spline_points (s);
+
+  if (s->n_points == 0)
+    {
+      s->points [s->n_points].x = x0;
+      s->points [s->n_points].y = y0;
+      s->n_points += 1;
+    }
+  s->points [s->n_points].x = x1;
+  s->points [s->n_points].y = y1;
+  s->n_points += 1;
+}
+
+static void 
+add_bezier_arc (spline *s,
+               double x0, double y0,
+               double x1, double y1,
+               double x2, double y2,
+               double x3, double y3)
+{
+  double midx01, midx12, midx23, midlsegx, midrsegx, cx,
+  midy01, midy12, midy23, midlsegy, midrsegy, cy;
+    
+  mid_point (x0, y0, x1, y1, &midx01, &midy01);
+  mid_point (x1, y1, x2, y2, &midx12, &midy12);
+  mid_point (x2, y2, x3, y3, &midx23, &midy23);
+  mid_point (midx01, midy01, midx12, midy12, &midlsegx, &midlsegy);
+  mid_point (midx12, midy12, midx23, midy23, &midrsegx, &midrsegy);
+  mid_point (midlsegx, midlsegy, midrsegx, midrsegy, &cx, &cy);    
+
+  if (can_approx_with_line (x0, y0, midlsegx, midlsegy, cx, cy))
+    add_line (s, x0, y0, cx, cy);
+  else if ((midx01 != x1) || (midy01 != y1) || (midlsegx != x2)
+          || (midlsegy != y2) || (cx != x3) || (cy != y3))
+    add_bezier_arc (s, x0, y0, midx01, midy01, midlsegx, midlsegy, cx, cy);
+
+  if (can_approx_with_line (cx, cy, midx23, midy23, x3, y3))
+    add_line (s, cx, cy, x3, y3);
+  else if ((cx != x0) || (cy != y0) || (midrsegx != x1) || (midrsegy != y1)
+          || (midx23 != x2) || (midy23 != y2))  
+    add_bezier_arc (s, cx, cy, midrsegx, midrsegy, midx23, midy23, x3, y3);
+}
+
+static void
+calc_section (spline *s,
+             double cminus1x, double cminus1y,
+             double cx, double cy,
+             double cplus1x, double cplus1y,
+             double cplus2x, double cplus2y)
+{
+  double p0x, p1x, p2x, p3x, tempx,
+  p0y, p1y, p2y, p3y, tempy;
+  
+  third_point (cx, cy, cplus1x, cplus1y, &p1x, &p1y);
+  third_point (cplus1x, cplus1y, cx, cy, &p2x, &p2y);
+  third_point (cx, cy, cminus1x, cminus1y, &tempx, &tempy);
+  mid_point (tempx, tempy, p1x, p1y, &p0x, &p0y);
+  third_point (cplus1x, cplus1y, cplus2x, cplus2y, &tempx, &tempy);
+  mid_point (tempx, tempy, p2x, p2y, &p3x, &p3y);
+  add_bezier_arc (s, p0x, p0y, p1x, p1y, p2x, p2y, p3x, p3y);
+}
+
+void
+compute_spline (spline *s)
+{
+  int i;
+  s->n_points = 0;
+  
+  if (s->n_controls < 3)
+    return;
+
+  calc_section (s, s->control_x [0], s->control_y [0], s->control_x [0],
+               s->control_y [0], s->control_x [0], s->control_y [0],
+               s->control_x [1], s->control_y [1]);
+  calc_section (s, s->control_x [0], s->control_y [0], s->control_x [0],
+               s->control_y [0], s->control_x [1], s->control_y [1],
+               s->control_x [2], s->control_y [2]);
+
+  for (i = 1; i < s->n_controls - 2; i++)
+    calc_section (s, s->control_x [i - 1], s->control_y [i - 1],
+                 s->control_x [i], s->control_y [i],
+                 s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1],
+                 s->control_x [i + 2], s->control_y [i + 2]);
+  
+  calc_section (s, s->control_x [i - 1], s->control_y [i - 1],
+               s->control_x [i], s->control_y [i],
+               s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1],
+               s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1]);
+  calc_section (s, s->control_x [i], s->control_y [i],
+               s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1],
+               s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1],
+               s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1]);
+}
+
+void 
+compute_closed_spline (spline *s)
+{
+  int i;
+  s->n_points = 0;
+
+  if (s->n_controls < 3) 
+    return;
+
+  calc_section (s,
+               s->control_x [s->n_controls - 1],
+               s->control_y [s->n_controls - 1],
+               s->control_x [0], s->control_y [0],
+               s->control_x [1], s->control_y [1],
+               s->control_x [2], s->control_y [2]);
+
+  for (i = 1; i < s->n_controls - 2; i++)
+    calc_section (s, s->control_x [i - 1], s->control_y [i - 1],
+                 s->control_x [i], s->control_y [i],
+                 s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1],
+                 s->control_x [i + 2], s->control_y [i + 2]);
+      
+  calc_section (s, s->control_x [i - 1], s->control_y [i - 1],
+               s->control_x [i], s->control_y [i],
+               s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1],
+               s->control_x [0], s->control_y [0]);
+  calc_section (s, s->control_x [i], s->control_y [i],
+               s->control_x [i + 1], s->control_y [i + 1],
+               s->control_x [0], s->control_y [0],
+               s->control_x [1], s->control_y [1]);
+}
+
+void
+just_fill_spline (spline *s)
+{
+  int i;
+
+  while (s->allocated_points < s->n_controls + 1)
+    grow_spline_points (s);
+    
+  for (i = 0; i < s->n_controls; i++)
+    {
+      s->points [i].x = s->control_x [i];
+      s->points [i].y = s->control_y [i];
+    }
+  s->points [s->n_controls].x = s->control_x [0];
+  s->points [s->n_controls].y = s->control_y [0];
+  s->n_points = s->n_controls + 1;
+}
+
+void
+append_spline_points (spline *s1, spline *s2)
+{
+  int i;
+  while (s1->allocated_points < s1->n_points + s2->n_points)
+    grow_spline_points (s1);
+  for (i = s1->n_points; i < s1->n_points + s2->n_points; i++)
+    {
+      s1->points [i].x = s2->points [i - s1->n_points].x;
+      s1->points [i].y = s2->points [i - s1->n_points].y;
+    }
+  s1->n_points = s1->n_points + s2->n_points;
+}
+
+void
+spline_bounding_box (spline *s, XRectangle *rectangle_out)
+{
+  int min_x;
+  int max_x;
+  int min_y;
+  int max_y;
+  int i;
+
+  if (s->n_points == 0)
+    {
+      rectangle_out->x = 0;
+      rectangle_out->y = 0;
+      rectangle_out->width = 0;
+      rectangle_out->height = 0;
+    }
+
+  min_x = s->points [0].x;
+  max_x = min_x;
+  min_y = s->points [0].y;
+  max_y = min_y;
+
+  for (i = 1; i < s->n_points; i++)
+    {
+      if (s->points [i].x < min_x)
+       min_x = s->points [i].x;
+      if (s->points [i].x > max_x)
+       max_x = s->points [i].x;
+      if (s->points [i].y < min_y)
+       min_y = s->points [i].y;
+      if (s->points [i].y > max_y)
+       max_y = s->points [i].y;
+    }
+  rectangle_out->x = min_x;
+  rectangle_out->y = min_y;
+  rectangle_out->width = max_x - min_x;
+  rectangle_out->height = max_y - min_y;
+}