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高效实现二维数组点的圆形模式检索与动画

聖光之護
发布: 2025-09-08 10:29:01
原创
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高效实现二维数组点的圆形模式检索与动画

本文详细介绍了如何在Android应用中生成并管理一个二维点阵网格,并着重阐述了如何高效地从该网格中检索位于特定圆形模式内的点。通过预处理计算点到中心点的距离并进行分组,我们能够实现从中心向外扩散的圆形动画效果,有效解决了重复计算距离的效率问题,并提供了具体的代码实现与优化建议。

1. 点阵网格的生成与存储

android应用中,为了创建动态背景或进行特定视觉效果,我们常常需要生成一个规则的点阵网格。以下代码片段展示了如何计算合适的填充、网格尺寸,并生成一个 point_matrix 来存储每个点的屏幕坐标。

// 定义点间距常量
constant = 60; 

// 计算X轴方向的填充,确保点阵居中
int padding_X = (int) Math.floor((width % constant)/2f);
if (padding_X == 0) {
    padding_X = (int) Math.floor(constant / 2);
}
// 计算Y轴方向的填充
int padding_Y = (int) Math.floor((height % constant)/2f);
if (padding_Y == 0) {
    padding_Y = (int) Math.floor(constant/2);
}

System.out.println("padding X: "+padding_X);
System.out.println("padding Y: "+padding_Y);

// 计算网格中X和Y方向的最大索引
int max_xn = Math.round((width-(padding_X*2)) / constant);
int max_yn = Math.round((height-(padding_Y*2)) / constant);

System.out.println("max xn: "+max_xn);
System.out.println("max yn: "+max_yn);

// 初始化三维数组,用于存储点的索引和屏幕坐标
// point_matrix[xn][yn][0] 存储X坐标
// point_matrix[xn][yn][1] 存储Y坐标
point_matrix = new int[max_xn+1][max_yn+1][2];
lens = new int[2];

// 遍历生成所有点并绘制到Canvas上,同时存储其坐标
for (int yn = 0; yn <= max_yn; yn++) {
    int y = (int) (padding_Y + (yn*constant));
    for (int xn = 0; xn <= max_xn; xn++) {
        int x = (int) (padding_X + (xn*constant));

        System.out.println("point @ x: "+x+" y: "+y);
        canvas.setPixel(x,y,Color.parseColor("#ffffff")); // 在Canvas上绘制点

        point_matrix[xn][yn][0] = x; // 存储X坐标
        point_matrix[xn][yn][1] = y; // 存储Y坐标
    }
}

// 在UI线程更新ImageView显示Bitmap
runOnUiThread(() -> {
    iv0.setImageBitmap(canvas);
});

// 存储网格的维度
lens[0] = max_xn+1;
lens[1] = max_yn+1;
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这段代码首先确定了点阵的间距 constant,然后计算了 padding_X 和 padding_Y 以确保点阵在屏幕上居中。接着,它计算了网格在X和Y方向上的最大索引 max_xn 和 max_yn。最后,通过嵌套循环遍历这些索引,计算每个点的实际屏幕坐标 (x, y),将其绘制到 canvas 上,并存储在 point_matrix 数组中。

2. 核心挑战:高效的圆形模式点检索与动画

我们的目标是实现一个动画效果:让这些点从屏幕中心开始,以圆形模式向外逐渐消失,并在不同的“半径间隔”之间有延迟。最初的设想是重复遍历整个 point_matrix,对每个点计算其到中心的距离,这种方法在需要频繁查询时效率较低。

3. 解决方案:预处理与分组策略

为了解决效率问题,我们可以采用“预处理”的策略:在动画开始前,一次性计算所有点到中心点的距离,并根据距离将点进行分组。这样,在动画执行时,我们只需按顺序遍历这些分组即可。

3.1 确定动画中心点

首先,我们需要确定动画的中心点 (cx, cy)。通常,这会是屏幕的中心或点阵的几何中心。 例如: cx = width / 2;cy = height / 2; 或者,如果点阵有自己的逻辑中心: cx = padding_X + (max_xn * constant / 2);cy = padding_Y + (max_yn * constant / 2);

3.2 距离计算与点分组

对于 point_matrix 中的每个点 (x, y),我们可以使用勾股定理计算其到中心点 (cx, cy) 的欧几里得距离: distance = sqrt((x - cx)^2 + (y - cy)^2)

为了方便分组,我们可以将距离四舍五入或按一定间隔进行分段,然后将点存储在一个 Map 中,其中键是距离(或距离区间),值是该距离上的点列表。

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

// 假设Point类或类似的结构,用于存储点的坐标
class GridPoint {
    int x;
    int y;
    int xn; // 网格X索引
    int yn; // 网格Y索引

    public GridPoint(int x, int y, int xn, int yn) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.xn = xn;
        this.yn = yn;
    }

    // 可根据需要添加其他方法,例如获取屏幕坐标
}

// ... 在你的Activity或类中 ...

// 假设width和height已定义,point_matrix已填充
// 假设centerX和centerY是动画的中心点
int centerX = width / 2; 
int centerY = height / 2;

// 使用Map来存储按距离分组的点
// Key: 距离(四舍五入或按间隔取整)
// Value: 该距离上的点列表
Map<Integer, List<GridPoint>> pointsByRadius = new HashMap<>();

// 遍历point_matrix,计算距离并分组
for (int yn = 0; yn <= max_yn; yn++) {
    for (int xn = 0; xn <= max_xn; xn++) {
        int pointX = point_matrix[xn][yn][0];
        int pointY = point_matrix[xn][yn][1];

        // 计算点到中心点的距离
        double distance = Math.sqrt(Math.pow(pointX - centerX, 2) + Math.pow(pointY - centerY, 2));

        // 将距离四舍五入为整数,作为Map的键
        int roundedDistance = (int) Math.round(distance); 
        // 或者可以按固定间隔分组,例如 (int) (distance / 10) * 10

        // 将点添加到对应的距离组中
        pointsByRadius.computeIfAbsent(roundedDistance, k -> new ArrayList<>())
                      .add(new GridPoint(pointX, pointY, xn, yn));
    }
}
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3.3 实现圆形消失动画

有了按距离分组的点,实现圆形消失动画就变得非常简单和高效。我们只需按递增的距离(Map的键)遍历这些分组,对每个分组中的点执行消失操作,并在处理不同半径间隔的组之间引入延迟。

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import android.os.Handler;
import android.os.Looper;

// ... 在你的Activity或类中 ...

// 获取所有距离键并排序,以便按半径从小到大处理
List<Integer> sortedRadii = new ArrayList<>(pointsByRadius.keySet());
sortedRadii.sort(Integer::compare); // 升序排序

Handler handler = new Handler(Looper.getMainLooper()); // 用于在主线程调度UI更新

long currentDelay = 0;
long delayIncrement = 50; // 每个半径间隔的延迟增量,单位毫秒

for (Integer radius : sortedRadii) {
    List<GridPoint> pointsToAnimate = pointsByRadius.get(radius);
    if (pointsToAnimate != null && !pointsToAnimate.isEmpty()) {
        handler.postDelayed(() -> {
            // 在主线程执行UI更新
            for (GridPoint gp : pointsToAnimate) {
                // 假设你有一个方法来使点消失,例如改变颜色或移除
                // 这里我们只是打印,实际应用中会更新Canvas或View的状态
                System.out.println("Disappearing point at (" + gp.x + ", " + gp.y + ") at radius " + radius);
                // 示例:从Canvas上移除点或改变其颜色为透明
                // canvas.setPixel(gp.x, gp.y, Color.TRANSPARENT); 
                // iv0.setImageBitmap(canvas); // 每次更新都要刷新ImageView
            }
            // 实际应用中,你可能需要一次性更新UI,而不是每个点都更新
            // 例如,在一个半径间隔的所有点处理完后,调用一次 iv0.setImageBitmap(canvas);
            runOnUiThread(() -> {
                // 刷新UI,显示当前半径的点已消失
                iv0.setImageBitmap(canvas); 
            });

        }, currentDelay);
    }
    currentDelay += delayIncrement; // 增加下一次动画的延迟
}
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注意事项:

  • UI线程: 在Android中,所有UI操作必须在主线程(UI线程)上执行。使用 Handler.postDelayed() 可以确保动画逻辑在主线程中按计划执行。
  • Canvas更新: 如果你的点是通过 canvas.setPixel() 绘制的,那么每次修改 canvas 后,都需要调用 iv0.setImageBitmap(canvas) 来刷新 ImageView 以显示变化。为了提高效率,可以考虑在一个 handler.postDelayed 回调中处理完一个半径间隔的所有点后,再统一刷新一次UI。

4. 圆形几何基础:三角函数应用

原始问题中提供了一个使用三角函数生成圆周上点的示例。虽然这与从现有网格中检索点有所不同,但它展示了如何利用 Math.sin 和 Math.cos 来理解和生成圆形轨迹。

static double i = 0;
static double pi = Math.PI;
static int q = 5;     // 圆的半径 (half size of array)
static double x;
static double y;
static double cx = 5; // 圆心X坐标 (offset center x) 
static double cy = 5; // 圆心Y坐标 (offset center y) 
public static void main(String[] args) {
    while (i < pi * 2) {    // pi*2 是一个完整的圆周角度 (360度)
        // 使用sin和cos计算圆周上的点坐标
        x = Math.round (cx + Math.sin(i) * q);
        y = Math.round (cy + Math.cos(i) * q);
        System.out.print(String.format("X = %4f", x) + String.format("Y = %4f", y) + "\n");
        i+=pi/180; // 每次增加1度(pi/180弧度)
    }
}
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这段代码通过从0到 2*pi 弧度遍历角度 i,并结合圆心 (cx, cy) 和半径 q,使用 x = cx + r*sin(angle) 和 y = cy + r*cos(angle) 公式来计算圆周上的点。这在需要动态生成圆形路径、绘制圆形边界或进行圆形碰撞检测等场景中非常有用。

对于从预设网格中检索点并实现圆形动画,我们更侧重于点的距离计算和分组。然而,理解三角函数在圆形几何中的应用,有助于我们更灵活地处理与圆形相关的视觉效果。

5. 优化与注意事项

  • 半径间隔粒度: `

以上就是高效实现二维数组点的圆形模式检索与动画的详细内容,更多请关注php中文网其它相关文章!

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