发现 Flutter 绘制图形 Circle Packing 的乐趣

2023-09-17 23:45:31

对于艺术爱好者和程序员来说，将艺术与技术结合，用代码创造出令人惊叹的视觉效果是一件非常有趣的事情。在本文中，我们将学习如何使用 Flutter 实现 Generative Artistry 教程中的第六个图形 Circle Packing，带你领略圆形填充图形的独特魅力。

什么是 Circle Packing？

Circle Packing，即圆形填充，是一种将一组圆形物体紧密地填充在一个给定区域内的算法。其目标是在不留任何空隙的情况下，将所有圆形物体尽可能均匀地分布在给定区域内。Circle Packing 在计算机图形学和设计领域有着广泛的应用，例如生成艺术品、创建界面布局、优化图像压缩等。

实现 Circle Packing 的步骤

1. 准备工作

首先，我们需要在 Flutter 项目中创建一个新的画布。可以在项目目录下创建一个新的文件，比如 circle_packing.dart，然后在其中添加以下代码：

import 'package:flutter/material.dart';

void main() {
  runApp(MyApp());
}

class MyApp extends StatelessWidget {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return MaterialApp(
      title: 'Circle Packing',
      home: MyHomePage(),
    );
  }
}

class MyHomePage extends StatefulWidget {
  @override
  _MyHomePageState createState() => _MyHomePageState();
}

class _MyHomePageState extends State<MyHomePage> {
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Scaffold(
      appBar: AppBar(
        title: Text('Circle Packing'),
      ),
      body: Center(
        child: CustomPaint(
          painter: CirclePackingPainter(),
        ),
      ),
    );
  }
}

class CirclePackingPainter extends CustomPainter {
  @override
  void paint(Canvas canvas, Size size) {
    // 在这里绘制圆形填充图形
  }

  @override
  bool shouldRepaint(CustomPainter oldDelegate) => true;
}

2. 定义圆形类

接下来，我们需要定义一个圆形类来表示每个圆形物体。圆形类需要包含圆心的位置、半径和颜色等属性。我们可以在 circle_packing.dart 文件中添加以下代码：

class Circle {
  double x;
  double y;
  double radius;
  Color color;

  Circle(this.x, this.y, this.radius, this.color);
}

3. 实现 Circle Packing 算法

Circle Packing 算法的核心思想是迭代地将圆形物体添加到给定区域内，并不断调整每个圆形物体的半径，直到所有圆形物体都被紧密地填充在给定区域内。我们可以使用以下步骤来实现 Circle Packing 算法：

初始化一个空的圆形列表。
随机生成一个圆形物体并将其添加到圆形列表中。
遍历圆形列表中的每个圆形物体，并检查它是否与其他圆形物体发生碰撞。
如果发生碰撞，则减小圆形物体的半径并再次进行碰撞检测。
重复步骤 3 和步骤 4，直到所有圆形物体都不再发生碰撞。
重复步骤 2 到步骤 5，直到给定区域内被圆形物体完全填充。

4. 在 Flutter 中绘制圆形填充图形

最后，我们需要在 Flutter 中绘制圆形填充图形。我们可以使用 CustomPainter 类来实现这一点。在 circle_packing.dart 文件中，我们将 CirclePackingPainter 类的 paint() 方法实现如下：

@override
void paint(Canvas canvas, Size size) {
  // 获取给定区域的中心点
  double centerX = size.width / 2;
  double centerY = size.height / 2;

  // 初始化圆形列表
  List<Circle> circles = [];

  // 随机生成第一个圆形物体并将其添加到圆形列表中
  circles.add(Circle(centerX, centerY, 100, Colors.red));

  // 不断添加圆形物体并调整半径，直到给定区域内被圆形物体完全填充
  while (circles.length < 100) {
    // 随机生成一个圆形物体
    Circle circle = Circle(
      centerX + Random().nextDouble() * 200 - 100,
      centerY + Random().nextDouble() * 200 - 100,
      10,
      Colors.primaries[Random().nextInt(Colors.primaries.length)],
    );

    // 检查圆形物体是否与其他圆形物体发生碰撞
    bool collision = false;
    for (Circle otherCircle in circles) {
      if (circle.distanceTo(otherCircle) < circle.radius + otherCircle.radius) {
        collision = true;
        break;
      }
    }

    // 如果发生碰撞，则减小圆形物体的半径并再次进行碰撞检测
    if (collision) {
      circle.radius -= 1;
    } else {
      // 如果没有发生碰撞，则将圆形物体添加到圆形列表中
      circles.add(circle);
    }
  }

  // 绘制圆形填充图形
  for (Circle circle in circles) {
    canvas.drawCircle(Offset(circle.x, circle.y), circle.radius, circle.color);
  }
}

结语

通过本篇文章，我们学习了如何使用 Flutter 实现 Generative Artistry 教程中的第六个图形 Circle Packing。Circle Packing 算法的实现过程并不复杂，但它却能生成出非常有趣的视觉效果。希望大家能够通过本篇文章掌握 Circle Packing 算法的实现方法，并将其应用到自己的项目中。