LeaferJS 尝鲜 及 应用数学

前言

Leafer.js 是最近新开源的一个 2D 图形绘制库，根据宣传文章中所言：速度很快，性能极高，资源占用极低。

正好，本来也要记录一篇开发中在绘图时应用数学的笔记，同时尝试一下 leafer.js。

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Leafer 尝鲜

本篇只是尝鲜文章，初衷是记录一篇开发中遇到数学问题的笔记，所以不对过多用法进行讲解，如果感兴趣的人多，我再另出一篇。

安装 leafer-ui

Leafer UI 是基于 Leafer 开发的一套 UI 绘图框架，可结合 AI 绘图、生成界面，提供了常用的 UI 绘图组件，后面全部以 leafer 简称。

npm install leafer-ui

基本环境

为了方便测试，我直接通过 vue-cli 创建了一个项目

初始化一个 DOM 容器，并设置高度为 100%, 后续所有方法 我们默认放到 nextTick 中执行。

<script setup>
import { nextTick } from 'vue'
nextTick(()=> {})
</script>

<template>
  <main id="main"></main>
</template>

<style scoped>
#main {
  height: 100%;
}
</style>

创建一个应用

这里的创建一个应用，其实就是创建一个实例，或者说是画布，创建好画布之后，可以在画布上进行绘制元素。

创建画布时可以传入 width 和 height 规定大小，如果不传则会自动计算容器的大小。

 const leafer = new Leafer({
// 挂载的元素，支持：window 、div、canvas 标签对象， 可使用id字符串
   view: 'main',
   // 默认是黑色画布，我们初始化成白色
   fill: '#fff',
   // 默认是 true， 设置为 false 后需要手动执行 start() 才能渲染
   // 当图形数量很多，异步创建完后，通过手动 start()，可以加快创建速度。
   start: false
 })

创建一个图形

Leafer 支持矩形、圆形、多边形、多角星形、直线

通过这些基础图形类型可以延伸出：圆角矩形、椭圆形、三角形、五角星等等…

当实际开发中，可以基于这些图形组合出各类各样的复合图形。

下面我们创建一个简单的圆形，将创建好的圆形实例添加到画布中即可

 const masterNode = new Ellipse({
// x, y 的位置
x: 100, 
y: 100,
// 图形的宽、高
   width: 300,
   height: 300,s
 });
 // 将图形添加到画布中
 leafer.add(masterNode);
 leafer.start();

实现效果

完成以上代码后，此时屏幕左上角会出现一个渲染好的圆形

设置样式

可以直接通过 masterNode.x=300 的方式进行修改，也可以通过 masterNode.set() 传入一个对象进行修改

下面这个示例我们将屏幕上的图形移动到屏幕的正中心

// 获取当前屏幕的大小
const width = window.innerWidth;
const height = window.innerHeight;

// 我们直接通过 set 方法修改图形
masterNode.set({
	x: width / 2 - masterNode.width / 2,
	y: height / 2 - masterNode.height / 2,
	// 背景色
    fill: "#91caff",
    // 边框颜色
    stroke: "#4096ff",
    // 边框的宽度
    strokeWidth: 2,
})

实现效果

节点平均分布

这是项目上的一个绘图问题，需求时 多个节点 围绕着 中心圆 在边缘进行平均分布。

需求类似于下图，是多个子节点围绕着圆心平均分布的网路图

刚一接到这个需求，就一个头两个大，由于节点是动态渲染，个数及内容不定，所以当时我就知道需要通过某种数学公式进行计算点位，然而本来就孱弱的数学，更是早就还给了老师。

实现思路

实际计算圆边任意点坐标是一个初中数学题，可以使用极坐标转换和三角函数来计算。

假设圆的圆心坐标为 (x0, y0)，半径为 r，要求的点的角度为 θ（以弧度表示）

1. 将极坐标转换为直角坐标系中的坐标，使用以下公式计算圆边上点的直角坐标：

x = x0 + r * cos(θ) 
y = y0 + r * sin(θ)

这可以计算出相对于圆心的偏移量，cos(θ) 和 sin(θ) 分别代表给定角度 θ 的余弦和正弦值。

2. 那么通过以上公式，我们只要知道 θ 就可以求出 x ， y 的坐标了

我们需要先给定圆心坐标和角度，首先需要将角度转换为弧度，因为三角函数通常使用弧度作为输入。以下是如何将角度从度转换为弧度的计算公式：

弧度 = 角度 * (π / 180)

具体实现

有了上面的实现思路，我们只要提供角度 与 圆形的坐标，即可计算出对应的点位。

同时因为我们需要平均分布，所以角度的计算是 360 / 节点个数。

const createChildNode = (leafer, masterNode, count) => {
  const baseNodeConf = {
    width: 40,
    height: 40,
    fill: "#b5f5ec",
    stroke: "#5cdbd3",
    strokeWidth: 2,
  }
  // 计算圆心半径
  const baseAngle = 360 / count;
  const rx = masterNode.width / 2;
  const ry = masterNode.height / 2;
  // 由于 Leafer 坐标是从左顶点开始，所以要加上半径才是圆心坐标
  const cx = masterNode.x + rx - (baseNodeConf.width / 2);
  const cy = masterNode.y + ry - (baseNodeConf.height / 2);
  for (let i = 0; i < count; i++) {
    // 当前角度
    const angle = baseAngle * i;
    // 将角度转换为弧度：θ
    const radian = angle * (Math.PI / 180);
    // 将极坐标转换为直角坐标系中的坐标
    baseNodeConf.x = cx + rx * Math.cos(radian);
    baseNodeConf.y = cy + ry * Math.sin(radian);
    const circle = new Ellipse(baseNodeConf)
    leafer.add(circle)
  }
}

createChildNode(leafer, masterNode, 6)

实现效果

其他示例

对于这套公式，可以任意修改圆的大小及形状，节点都会平均分布, 例如椭圆形

同时，我还发现了组合出了一个有趣的图形

完整代码

App.vue

<script setup>
import { nextTick } from 'vue'
import { createGraph } from './graph';
nextTick(()=> createGraph("main"))
</script>

<template>
  <main id="main"></main>
</template>

<style scoped>
#main {
  height: 100%;
}
</style>

graph.js

import { Ellipse, Leafer } from 'leafer-ui';

const createChildNode = (leafer, masterNode, count) => {
  const baseNodeConf = {
    width: 100,
    height: 100,
    fill: "#b5f5ec",
    stroke: "#5cdbd3",
    strokeWidth: 2,
  }
  const baseAngle = 360 / count;
  const rx = masterNode.width / 2;
  const ry = masterNode.height / 2;
  const cx = masterNode.x + rx - baseNodeConf.width / 2;
  const cy = masterNode.y + ry - baseNodeConf.height / 2;
  for (let i = 0; i < count; i++) {
    // 当前角度
    const angle = baseAngle * i;
    // 将角度转换为弧度：θ
    const radian = angle * (Math.PI / 180);
    baseNodeConf.x = cx + rx * Math.cos(radian);
    baseNodeConf.y = cy + ry * Math.sin(radian);
    const circle = new Ellipse(baseNodeConf)
    leafer.add(circle)
  }
}

const createGraph = (view) => {
  // 实例应用
  const width = window.innerWidth;
  const height = window.innerHeight - 10;
  const leafer = new Leafer({
    view,
    width,
    height,
    fill: '#fff',
    wheel: { zoomMode: true },
    move: { dragEmpty: true },
    start: false
  })
  const masterNode = new Ellipse({
    width: 200,
    height: 200,
    fill: "#91caff",
    stroke: "#4096ff",
    strokeWidth: 2,
  })
  masterNode.set({
    x: width / 2 - masterNode.width / 2,
    y: height / 2 - masterNode.height / 2
  })

  leafer.add(masterNode)
  createChildNode(leafer, masterNode, 20)
  leafer.start()
}

export { createGraph };