Javaプログラミング

L-System

植物の成長プロセスを初めとした様々な自然物の構造を記述・表現できるアルゴリズム L-System は1968年、アリステッド・リンデンマイヤー（Aristid Lindenmayer）により提唱された。

        import java.awt.Canvas;
        import java.awt.Color;
        import java.awt.Dimension;
        import java.awt.Graphics;
        import java.awt.Graphics2D;
        import java.awt.Image;
        
        import javax.swing.JFrame;
        
        class Vector2D{
          double x;
          double y;
          public Vector2D(double x,double y){
            this.x=x;
            this.y=y;
          }
          public void rotate(Vector2D o,double theta) {
            double rx=(this.x-o.x)*Math.cos(theta)-(this.y-o.y)*Math.sin(theta);
            double ry=(this.x-o.x)*Math.sin(theta)+(this.y-o.y)*Math.cos(theta);
            this.x=rx+o.x;
            this.y=ry+o.y;
          }
        
          public Vector2D copy() {
            return new Vector2D(this.x,this.y);
          }
        }
        
        public class LSystem{
          public int screenW=640;
          public int screenH=480;
          Canvas canvas;
          Graphics fg;
          Graphics bg;
          Image image;
        
          int n=0;
        
          public void drawBranch(Vector2D s,int length,int dir,int angle,int n) {
            if(n<=0)return;
            double theta=dir*Math.PI/180;
            Graphics2D g2d=(Graphics2D)bg;
            g2d.setColor(Color.black);
            Vector2D e;
            //BasicStroke stroke=new BasicStroke((float) (n*2));
            //g2d.setStroke(stroke);
        
            e=s.copy();
            e.x-=length*Math.cos(theta);
            e.y-=length*Math.sin(theta);
        
            g2d.drawLine(
                (int)s.x,
                (int)s.y,
                (int)e.x,
                (int)e.y
                );
        
        
            drawBranch(e,(int)(length*0.9),(int)(dir+angle),angle,n-1);
            drawBranch(e,(int)(length*0.9),(int)(dir-angle),angle,n-1);
          }
        
          public void drawScreen() {
            bg.clearRect(0, 0, screenW, screenH);
            bg.setColor(Color.white);
            bg.fillRect(0, 0, screenW, screenH);
            bg.setColor(Color.red);
        
            Vector2D o=new Vector2D((screenW)/2,(screenH));//原点
        
            int angle=15;
            double theta=angle*Math.PI/180;
            //int n=8;
        
            double rn=Math.pow(0.9, -(n/2));
            int length=(int)(2*screenH/((n+1)*(1+Math.cos(theta)))*rn*0.8);
            //回転角の設定
            drawBranch(o,length,90,angle,n+1);
            //drawBranch(o,length,0,angle,n+1);
            //drawBranch(o,length,180,angle,n+1);
            //drawBranch(o,length,270,angle,n+1);
            n=(n+1)%10;
            //描画画面にイメージの転送
            fg.drawImage(image, 0, 0, null);
          }
        
          public LSystem(){
            JFrame f=new JFrame();
        
            f.setTitle("Graphics Test");
            f.setBounds(200,200,screenW,screenH);
            f.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        
            canvas=new Canvas();
        
            canvas.setSize(screenW,screenH);
            f.add(canvas);
            canvas.setPreferredSize(new Dimension(screenW,screenH));
            f.pack();
            f.setVisible(true);
        
            image=canvas.createImage(screenW,screenH);
            fg=canvas.getGraphics();
            bg=image.getGraphics();
        
            while(true) {
        
              try {
                Thread.sleep(1000);
              } catch (InterruptedException e) {
                // TODO 自動生成された catch ブロック
                e.printStackTrace();
              }
        
              drawScreen();
        
            }
          }
        
          public static void main(String[] args){
            new LSystem();
          }
        }