/** 
 | 
 * 曲线辅助模块 
 | 
 */ 
 | 
  
 | 
import { 
 | 
    create as v2Create, 
 | 
    distSquare as v2DistSquare, 
 | 
    VectorArray 
 | 
} from './vector'; 
 | 
  
 | 
const mathPow = Math.pow; 
 | 
const mathSqrt = Math.sqrt; 
 | 
  
 | 
const EPSILON = 1e-8; 
 | 
const EPSILON_NUMERIC = 1e-4; 
 | 
  
 | 
const THREE_SQRT = mathSqrt(3); 
 | 
const ONE_THIRD = 1 / 3; 
 | 
  
 | 
// 临时变量 
 | 
const _v0 = v2Create(); 
 | 
const _v1 = v2Create(); 
 | 
const _v2 = v2Create(); 
 | 
  
 | 
function isAroundZero(val: number) { 
 | 
    return val > -EPSILON && val < EPSILON; 
 | 
} 
 | 
function isNotAroundZero(val: number) { 
 | 
    return val > EPSILON || val < -EPSILON; 
 | 
} 
 | 
/** 
 | 
 * 计算三次贝塞尔值 
 | 
 */ 
 | 
export function cubicAt(p0: number, p1: number, p2: number, p3: number, t: number): number { 
 | 
    const onet = 1 - t; 
 | 
    return onet * onet * (onet * p0 + 3 * t * p1) 
 | 
            + t * t * (t * p3 + 3 * onet * p2); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算三次贝塞尔导数值 
 | 
 */ 
 | 
export function cubicDerivativeAt(p0: number, p1: number, p2: number, p3: number, t: number): number { 
 | 
    const onet = 1 - t; 
 | 
    return 3 * ( 
 | 
        ((p1 - p0) * onet + 2 * (p2 - p1) * t) * onet 
 | 
        + (p3 - p2) * t * t 
 | 
    ); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算三次贝塞尔方程根,使用盛金公式 
 | 
 */ 
 | 
export function cubicRootAt(p0: number, p1: number, p2: number, p3: number, val: number, roots: number[]): number { 
 | 
    // Evaluate roots of cubic functions 
 | 
    const a = p3 + 3 * (p1 - p2) - p0; 
 | 
    const b = 3 * (p2 - p1 * 2 + p0); 
 | 
    const c = 3 * (p1 - p0); 
 | 
    const d = p0 - val; 
 | 
  
 | 
    const A = b * b - 3 * a * c; 
 | 
    const B = b * c - 9 * a * d; 
 | 
    const C = c * c - 3 * b * d; 
 | 
  
 | 
    let n = 0; 
 | 
  
 | 
    if (isAroundZero(A) && isAroundZero(B)) { 
 | 
        if (isAroundZero(b)) { 
 | 
            roots[0] = 0; 
 | 
        } 
 | 
        else { 
 | 
            const t1 = -c / b;  //t1, t2, t3, b is not zero 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    else { 
 | 
        const disc = B * B - 4 * A * C; 
 | 
  
 | 
        if (isAroundZero(disc)) { 
 | 
            const K = B / A; 
 | 
            const t1 = -b / a + K;  // t1, a is not zero 
 | 
            const t2 = -K / 2;  // t2, t3 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
            if (t2 >= 0 && t2 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t2; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
        else if (disc > 0) { 
 | 
            const discSqrt = mathSqrt(disc); 
 | 
            let Y1 = A * b + 1.5 * a * (-B + discSqrt); 
 | 
            let Y2 = A * b + 1.5 * a * (-B - discSqrt); 
 | 
            if (Y1 < 0) { 
 | 
                Y1 = -mathPow(-Y1, ONE_THIRD); 
 | 
            } 
 | 
            else { 
 | 
                Y1 = mathPow(Y1, ONE_THIRD); 
 | 
            } 
 | 
            if (Y2 < 0) { 
 | 
                Y2 = -mathPow(-Y2, ONE_THIRD); 
 | 
            } 
 | 
            else { 
 | 
                Y2 = mathPow(Y2, ONE_THIRD); 
 | 
            } 
 | 
            const t1 = (-b - (Y1 + Y2)) / (3 * a); 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
        else { 
 | 
            const T = (2 * A * b - 3 * a * B) / (2 * mathSqrt(A * A * A)); 
 | 
            const theta = Math.acos(T) / 3; 
 | 
            const ASqrt = mathSqrt(A); 
 | 
            const tmp = Math.cos(theta); 
 | 
  
 | 
            const t1 = (-b - 2 * ASqrt * tmp) / (3 * a); 
 | 
            const t2 = (-b + ASqrt * (tmp + THREE_SQRT * Math.sin(theta))) / (3 * a); 
 | 
            const t3 = (-b + ASqrt * (tmp - THREE_SQRT * Math.sin(theta))) / (3 * a); 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
            if (t2 >= 0 && t2 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t2; 
 | 
            } 
 | 
            if (t3 >= 0 && t3 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t3; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    return n; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算三次贝塞尔方程极限值的位置 
 | 
 * @return 有效数目 
 | 
 */ 
 | 
export function cubicExtrema(p0: number, p1: number, p2: number, p3: number, extrema: number[]): number { 
 | 
    const b = 6 * p2 - 12 * p1 + 6 * p0; 
 | 
    const a = 9 * p1 + 3 * p3 - 3 * p0 - 9 * p2; 
 | 
    const c = 3 * p1 - 3 * p0; 
 | 
  
 | 
    let n = 0; 
 | 
    if (isAroundZero(a)) { 
 | 
        if (isNotAroundZero(b)) { 
 | 
            const t1 = -c / b; 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                extrema[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    else { 
 | 
        const disc = b * b - 4 * a * c; 
 | 
        if (isAroundZero(disc)) { 
 | 
            extrema[0] = -b / (2 * a); 
 | 
        } 
 | 
        else if (disc > 0) { 
 | 
            const discSqrt = mathSqrt(disc); 
 | 
            const t1 = (-b + discSqrt) / (2 * a); 
 | 
            const t2 = (-b - discSqrt) / (2 * a); 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                extrema[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
            if (t2 >= 0 && t2 <= 1) { 
 | 
                extrema[n++] = t2; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    return n; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 细分三次贝塞尔曲线 
 | 
 */ 
 | 
export function cubicSubdivide(p0: number, p1: number, p2: number, p3: number, t: number, out: number[]) { 
 | 
    const p01 = (p1 - p0) * t + p0; 
 | 
    const p12 = (p2 - p1) * t + p1; 
 | 
    const p23 = (p3 - p2) * t + p2; 
 | 
  
 | 
    const p012 = (p12 - p01) * t + p01; 
 | 
    const p123 = (p23 - p12) * t + p12; 
 | 
  
 | 
    const p0123 = (p123 - p012) * t + p012; 
 | 
    // Seg0 
 | 
    out[0] = p0; 
 | 
    out[1] = p01; 
 | 
    out[2] = p012; 
 | 
    out[3] = p0123; 
 | 
    // Seg1 
 | 
    out[4] = p0123; 
 | 
    out[5] = p123; 
 | 
    out[6] = p23; 
 | 
    out[7] = p3; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 投射点到三次贝塞尔曲线上,返回投射距离。 
 | 
 * 投射点有可能会有一个或者多个,这里只返回其中距离最短的一个。 
 | 
 */ 
 | 
export function cubicProjectPoint( 
 | 
    x0: number, y0: number, x1: number, y1: number, x2: number, y2: number, x3: number, y3: number, 
 | 
    x: number, y: number, out: VectorArray 
 | 
): number { 
 | 
    // http://pomax.github.io/bezierinfo/#projections 
 | 
    let t; 
 | 
    let interval = 0.005; 
 | 
    let d = Infinity; 
 | 
    let prev; 
 | 
    let next; 
 | 
    let d1; 
 | 
    let d2; 
 | 
  
 | 
    _v0[0] = x; 
 | 
    _v0[1] = y; 
 | 
  
 | 
    // 先粗略估计一下可能的最小距离的 t 值 
 | 
    // PENDING 
 | 
    for (let _t = 0; _t < 1; _t += 0.05) { 
 | 
        _v1[0] = cubicAt(x0, x1, x2, x3, _t); 
 | 
        _v1[1] = cubicAt(y0, y1, y2, y3, _t); 
 | 
        d1 = v2DistSquare(_v0, _v1); 
 | 
        if (d1 < d) { 
 | 
            t = _t; 
 | 
            d = d1; 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    d = Infinity; 
 | 
  
 | 
    // At most 32 iteration 
 | 
    for (let i = 0; i < 32; i++) { 
 | 
        if (interval < EPSILON_NUMERIC) { 
 | 
            break; 
 | 
        } 
 | 
        prev = t - interval; 
 | 
        next = t + interval; 
 | 
        // t - interval 
 | 
        _v1[0] = cubicAt(x0, x1, x2, x3, prev); 
 | 
        _v1[1] = cubicAt(y0, y1, y2, y3, prev); 
 | 
  
 | 
        d1 = v2DistSquare(_v1, _v0); 
 | 
  
 | 
        if (prev >= 0 && d1 < d) { 
 | 
            t = prev; 
 | 
            d = d1; 
 | 
        } 
 | 
        else { 
 | 
            // t + interval 
 | 
            _v2[0] = cubicAt(x0, x1, x2, x3, next); 
 | 
            _v2[1] = cubicAt(y0, y1, y2, y3, next); 
 | 
            d2 = v2DistSquare(_v2, _v0); 
 | 
  
 | 
            if (next <= 1 && d2 < d) { 
 | 
                t = next; 
 | 
                d = d2; 
 | 
            } 
 | 
            else { 
 | 
                interval *= 0.5; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    // t 
 | 
    if (out) { 
 | 
        out[0] = cubicAt(x0, x1, x2, x3, t); 
 | 
        out[1] = cubicAt(y0, y1, y2, y3, t); 
 | 
    } 
 | 
    // console.log(interval, i); 
 | 
    return mathSqrt(d); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算三次贝塞尔曲线长度 
 | 
 */ 
 | 
export function cubicLength( 
 | 
    x0: number, y0: number, x1: number, y1: number, x2: number, y2: number, x3: number, y3: number, 
 | 
    iteration: number 
 | 
) { 
 | 
    let px = x0; 
 | 
    let py = y0; 
 | 
  
 | 
    let d = 0; 
 | 
  
 | 
    const step = 1 / iteration; 
 | 
  
 | 
    for (let i = 1; i <= iteration; i++) { 
 | 
        let t = i * step; 
 | 
        const x = cubicAt(x0, x1, x2, x3, t); 
 | 
        const y = cubicAt(y0, y1, y2, y3, t); 
 | 
  
 | 
        const dx = x - px; 
 | 
        const dy = y - py; 
 | 
  
 | 
        d += Math.sqrt(dx * dx + dy * dy); 
 | 
  
 | 
        px = x; 
 | 
        py = y; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    return d; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算二次方贝塞尔值 
 | 
 */ 
 | 
export function quadraticAt(p0: number, p1: number, p2: number, t: number): number { 
 | 
    const onet = 1 - t; 
 | 
    return onet * (onet * p0 + 2 * t * p1) + t * t * p2; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算二次方贝塞尔导数值 
 | 
 */ 
 | 
export function quadraticDerivativeAt(p0: number, p1: number, p2: number, t: number): number { 
 | 
    return 2 * ((1 - t) * (p1 - p0) + t * (p2 - p1)); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算二次方贝塞尔方程根 
 | 
 * @return 有效根数目 
 | 
 */ 
 | 
export function quadraticRootAt(p0: number, p1: number, p2: number, val: number, roots: number[]): number { 
 | 
    const a = p0 - 2 * p1 + p2; 
 | 
    const b = 2 * (p1 - p0); 
 | 
    const c = p0 - val; 
 | 
  
 | 
    let n = 0; 
 | 
    if (isAroundZero(a)) { 
 | 
        if (isNotAroundZero(b)) { 
 | 
            const t1 = -c / b; 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    else { 
 | 
        const disc = b * b - 4 * a * c; 
 | 
        if (isAroundZero(disc)) { 
 | 
            const t1 = -b / (2 * a); 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
        else if (disc > 0) { 
 | 
            const discSqrt = mathSqrt(disc); 
 | 
            const t1 = (-b + discSqrt) / (2 * a); 
 | 
            const t2 = (-b - discSqrt) / (2 * a); 
 | 
            if (t1 >= 0 && t1 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t1; 
 | 
            } 
 | 
            if (t2 >= 0 && t2 <= 1) { 
 | 
                roots[n++] = t2; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    return n; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算二次贝塞尔方程极限值 
 | 
 */ 
 | 
export function quadraticExtremum(p0: number, p1: number, p2: number): number { 
 | 
    const divider = p0 + p2 - 2 * p1; 
 | 
    if (divider === 0) { 
 | 
        // p1 is center of p0 and p2 
 | 
        return 0.5; 
 | 
    } 
 | 
    else { 
 | 
        return (p0 - p1) / divider; 
 | 
    } 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 细分二次贝塞尔曲线 
 | 
 */ 
 | 
export function quadraticSubdivide(p0: number, p1: number, p2: number, t: number, out: number[]) { 
 | 
    const p01 = (p1 - p0) * t + p0; 
 | 
    const p12 = (p2 - p1) * t + p1; 
 | 
    const p012 = (p12 - p01) * t + p01; 
 | 
  
 | 
    // Seg0 
 | 
    out[0] = p0; 
 | 
    out[1] = p01; 
 | 
    out[2] = p012; 
 | 
  
 | 
    // Seg1 
 | 
    out[3] = p012; 
 | 
    out[4] = p12; 
 | 
    out[5] = p2; 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 投射点到二次贝塞尔曲线上,返回投射距离。 
 | 
 * 投射点有可能会有一个或者多个,这里只返回其中距离最短的一个。 
 | 
 * @param {number} x0 
 | 
 * @param {number} y0 
 | 
 * @param {number} x1 
 | 
 * @param {number} y1 
 | 
 * @param {number} x2 
 | 
 * @param {number} y2 
 | 
 * @param {number} x 
 | 
 * @param {number} y 
 | 
 * @param {Array.<number>} out 投射点 
 | 
 * @return {number} 
 | 
 */ 
 | 
export function quadraticProjectPoint( 
 | 
    x0: number, y0: number, x1: number, y1: number, x2: number, y2: number, 
 | 
    x: number, y: number, out: VectorArray 
 | 
): number { 
 | 
    // http://pomax.github.io/bezierinfo/#projections 
 | 
    let t: number; 
 | 
    let interval = 0.005; 
 | 
    let d = Infinity; 
 | 
  
 | 
    _v0[0] = x; 
 | 
    _v0[1] = y; 
 | 
  
 | 
    // 先粗略估计一下可能的最小距离的 t 值 
 | 
    // PENDING 
 | 
    for (let _t = 0; _t < 1; _t += 0.05) { 
 | 
        _v1[0] = quadraticAt(x0, x1, x2, _t); 
 | 
        _v1[1] = quadraticAt(y0, y1, y2, _t); 
 | 
        const d1 = v2DistSquare(_v0, _v1); 
 | 
        if (d1 < d) { 
 | 
            t = _t; 
 | 
            d = d1; 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    d = Infinity; 
 | 
  
 | 
    // At most 32 iteration 
 | 
    for (let i = 0; i < 32; i++) { 
 | 
        if (interval < EPSILON_NUMERIC) { 
 | 
            break; 
 | 
        } 
 | 
        const prev = t - interval; 
 | 
        const next = t + interval; 
 | 
        // t - interval 
 | 
        _v1[0] = quadraticAt(x0, x1, x2, prev); 
 | 
        _v1[1] = quadraticAt(y0, y1, y2, prev); 
 | 
  
 | 
        const d1 = v2DistSquare(_v1, _v0); 
 | 
  
 | 
        if (prev >= 0 && d1 < d) { 
 | 
            t = prev; 
 | 
            d = d1; 
 | 
        } 
 | 
        else { 
 | 
            // t + interval 
 | 
            _v2[0] = quadraticAt(x0, x1, x2, next); 
 | 
            _v2[1] = quadraticAt(y0, y1, y2, next); 
 | 
            const d2 = v2DistSquare(_v2, _v0); 
 | 
            if (next <= 1 && d2 < d) { 
 | 
                t = next; 
 | 
                d = d2; 
 | 
            } 
 | 
            else { 
 | 
                interval *= 0.5; 
 | 
            } 
 | 
        } 
 | 
    } 
 | 
    // t 
 | 
    if (out) { 
 | 
        out[0] = quadraticAt(x0, x1, x2, t); 
 | 
        out[1] = quadraticAt(y0, y1, y2, t); 
 | 
    } 
 | 
    // console.log(interval, i); 
 | 
    return mathSqrt(d); 
 | 
} 
 | 
  
 | 
/** 
 | 
 * 计算二次贝塞尔曲线长度 
 | 
 */ 
 | 
export function quadraticLength( 
 | 
    x0: number, y0: number, x1: number, y1: number, x2: number, y2: number, 
 | 
    iteration: number 
 | 
) { 
 | 
    let px = x0; 
 | 
    let py = y0; 
 | 
  
 | 
    let d = 0; 
 | 
  
 | 
    const step = 1 / iteration; 
 | 
  
 | 
    for (let i = 1; i <= iteration; i++) { 
 | 
        let t = i * step; 
 | 
        const x = quadraticAt(x0, x1, x2, t); 
 | 
        const y = quadraticAt(y0, y1, y2, t); 
 | 
  
 | 
        const dx = x - px; 
 | 
        const dy = y - py; 
 | 
  
 | 
        d += Math.sqrt(dx * dx + dy * dy); 
 | 
  
 | 
        px = x; 
 | 
        py = y; 
 | 
    } 
 | 
  
 | 
    return d; 
 | 
} 
 |