JavaScript图形实例：Koch曲线

Koch曲线的构造过程是：取一条长度为L0的直线段，将其三等分，保留两端的线段，将中间的一段改换成夹角为60度的两个等长直线；再将长度为L0/3的4个直线段分别进行三等分，并将它们中间的一段均改换成夹角为60度的两段长为L0/9的直线段；重复以上操作直至无穷，可得以一条具有自相似结构的折线，如图1所示。

图1 Koch曲线的生成

Koch曲线采用递归过程易于实现，编写如下的HTML代码。

<!DOCTYPE html>

<head>

<title>Koch曲线</title>

</head>

<body>

</canvas>

var canvas = document.getElementById('myCanvas');

var ctx = canvas.getContext('2d');

var maxdepth =5;

var curdepth = 0;

ctx.lineWidth = 2;

Koch({x:50,y:150},{x:550,y:150},Math.PI/3);

function Koch(p1,p2,angle)

{

curdepth++;

if (curdepth<=maxdepth)

{

var x1=(2*p1.x+p2.x)/3;

var y1=(2*p1.y+p2.y)/3;

var x3=(2*p2.x+p1.x)/3;

var y3=(2*p2.y+p1.y)/3;

var x2=(x3-x1)*Math.cos(angle)-(y3-y1)*Math.sin(angle)+x1;

var y2=(x3-x1)*Math.sin(angle)+(y3-y1)*Math.cos(angle)+y1;

Koch(p1,{x:x1,y:y1},Math.PI/3);

Koch({x:x1,y:y1},{x:x2,y:y2},Math.PI/3);

Koch({x:x2,y:y2},{x:x3,y:y3},Math.PI/3);

Koch({x:x3,y:y3},p2,Math.PI/3);

}

if (curdepth>maxdepth)

draw([p1,{x:x1,y:y1},{x:x2,y:y2},{x:x3,y:y3},p2]);

curdepth--;

}

function draw(points)

{

ctx.strokeStyle = "red";

ctx.beginPath()

ctx.moveTo(points[0].x,points[0].y)

for(i=1;i<points.length;i++)

{

ctx.lineTo(points[i].x,points[i].y);

}

ctx.closePath()

ctx.stroke()

}

</script>

</body>

</html>

在浏览器中打开包含这段HTML代码的html文件，可以看到在浏览器窗口中绘制出的Koch曲线，如图2所示。

图2 递归深度maxdepth =5的Koch曲线

由图1和2可知，Koch曲线的初始图元是直线，但最终结果却是一条参差不齐的曲线，很像雪花的边缘，如果将3条这样的曲线围在一起，便得到Koch雪花的图案。这样，初始图元不是一条直线，而是一个等边三角形。Koch雪花的生成示例如图3所示。

图3 Koch雪花的生成

在程序设计时，定义好等边三角形的三个顶点坐标，调用三次Koch递归过程，以实现等边三角形三条边各自的Koch曲线生成，即可得到Koch雪花图案。编写的HTML文件如下。