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Add L-system (complete rewrite of lsys)
authorEduardo Cavazos <dharmatech@finkelstein.stackeffects.info>
Mon, 5 Jan 2009 10:11:43 +0000 (04:11 -0600)
committerEduardo Cavazos <dharmatech@finkelstein.stackeffects.info>
Mon, 5 Jan 2009 10:11:43 +0000 (04:11 -0600)
extra/L-system/L-system.factor [new file with mode: 0644]

diff --git a/extra/L-system/L-system.factor b/extra/L-system/L-system.factor
new file mode 100644 (file)
index 0000000..97a971d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,448 @@
+
+USING: accessors arrays assocs colors combinators.short-circuit
+kernel locals math math.functions math.matrices math.order
+math.parser math.trig math.vectors opengl opengl.demo-support
+opengl.gl sbufs sequences strings ui.gadgets ui.gadgets.worlds
+ui.gestures ui.render ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+IN: L-system
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+TUPLE: <turtle> pos ori angle length thickness color vertices saved ;
+
+DEFER: default-L-parser-values
+
+: reset-turtle ( turtle -- turtle )
+  { 0 0 0 } clone   >>pos
+  3 identity-matrix >>ori
+  V{ } clone >>vertices
+  V{ } clone >>saved
+
+  default-L-parser-values ;
+
+: turtle ( -- turtle ) <turtle> new reset-turtle ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: step-turtle ( TURTLE LENGTH -- turtle )
+
+  TURTLE
+    TURTLE pos>>   TURTLE ori>> { 0 0 LENGTH } m.v   v+
+  >>pos ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: Rx ( ANGLE -- Rx )
+  
+  [let | ANGLE [ ANGLE deg>rad ] |
+
+    [let | A [ ANGLE cos     ]
+           B [ ANGLE sin neg ]
+           C [ ANGLE sin     ]
+           D [ ANGLE cos     ] |
+
+      { { 1 0 0 }
+        { 0 A B }
+        { 0 C D } }
+
+    ] ] ;
+
+:: Ry ( ANGLE -- Ry )
+  
+  [let | ANGLE [ ANGLE deg>rad ] |
+
+    [let | A [ ANGLE cos     ]
+           B [ ANGLE sin     ]
+           C [ ANGLE sin neg ]
+           D [ ANGLE cos     ] |
+
+      { { A 0 B }
+        { 0 1 0 }
+        { C 0 D } }
+
+    ] ] ;
+
+:: Rz ( ANGLE -- Rz )
+  
+  [let | ANGLE [ ANGLE deg>rad ] |
+
+    [let | A [ ANGLE cos     ]
+           B [ ANGLE sin neg ]
+           C [ ANGLE sin     ]
+           D [ ANGLE cos     ] |
+
+      { { A B 0 }
+        { C D 0 }
+        { 0 0 1 } }
+
+    ] ] ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: apply-rotation ( TURTLE ROTATION -- turtle )
+  
+  TURTLE  TURTLE ori>> ROTATION m.  >>ori ;
+
+: rotate-x ( turtle angle -- turtle ) Rx apply-rotation ;
+: rotate-y ( turtle angle -- turtle ) Ry apply-rotation ;
+: rotate-z ( turtle angle -- turtle ) Rz apply-rotation ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: pitch-up   ( turtle angle -- turtle ) neg rotate-x ;
+: pitch-down ( turtle angle -- turtle )     rotate-x ;
+
+: turn-left  ( turtle angle -- turtle )     rotate-y ;
+: turn-right ( turtle angle -- turtle ) neg rotate-y ;
+
+: roll-left  ( turtle angle -- turtle ) neg rotate-z ;
+: roll-right ( turtle angle -- turtle )     rotate-z ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: V ( -- V ) { 0 1 0 } ;
+
+: X ( turtle -- 3array ) ori>> [ first  ] map ;
+: Y ( turtle -- 3array ) ori>> [ second ] map ;
+: Z ( turtle -- 3array ) ori>> [ third  ] map ;
+
+: set-X ( turtle seq -- turtle ) over ori>> [ set-first  ] 2each ;
+: set-Y ( turtle seq -- turtle ) over ori>> [ set-second ] 2each ;
+: set-Z ( turtle seq -- turtle ) over ori>> [ set-third  ] 2each ;
+
+:: roll-until-horizontal ( TURTLE -- turtle )
+
+  TURTLE
+  
+    V         TURTLE Z  cross normalize  set-X
+
+    TURTLE Z  TURTLE X  cross normalize  set-Y ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: strafe-up ( TURTLE LENGTH -- turtle )
+  TURTLE 90 pitch-up LENGTH step-turtle 90 pitch-down ;
+
+:: strafe-down ( TURTLE LENGTH -- turtle )
+  TURTLE 90 pitch-down LENGTH step-turtle 90 pitch-up ;
+
+:: strafe-left ( TURTLE LENGTH -- turtle )
+  TURTLE 90 turn-left LENGTH step-turtle 90 turn-right ;
+
+:: strafe-right ( TURTLE LENGTH -- turtle )
+  TURTLE 90 turn-right LENGTH step-turtle 90 turn-left ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: polygon ( vertices -- ) GL_POLYGON glBegin [ first3 glVertex3d ] each glEnd ;
+
+: start-polygon ( turtle -- turtle ) dup vertices>> delete-all ;
+
+: finish-polygon ( turtle -- turtle ) dup vertices>> polygon ;
+
+: polygon-vertex ( turtle -- turtle ) dup [ pos>> ] [ vertices>> ] bi push ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: record-vertex ( turtle -- turtle ) dup pos>> first3 glVertex3d ;
+
+: draw-forward ( turtle length -- turtle )
+  GL_LINES glBegin [ record-vertex ] dip step-turtle record-vertex glEnd ;
+
+: move-forward ( turtle length -- turtle ) step-turtle polygon-vertex ;
+
+: sneak-forward ( turtle length -- turtle ) step-turtle ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: scale-length ( turtle m -- turtle ) over length>> * >>length ;
+: scale-angle  ( turtle m -- turtle ) over angle>>  * >>angle  ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: set-thickness ( turtle i -- turtle ) dup glLineWidth >>thickness ;
+
+: scale-thickness ( turtle m -- turtle )
+  over thickness>> * 0.5 max set-thickness ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: color-table ( -- colors )
+  {
+    T{ rgba f 0    0    0    1 } ! black
+    T{ rgba f 0.5  0.5  0.5  1 } ! grey
+    T{ rgba f 1    0    0    1 } ! red
+    T{ rgba f 1    1    0    1 } ! yellow
+    T{ rgba f 0    1    0    1 } ! green
+    T{ rgba f 0.25 0.88 0.82 1 } ! turquoise
+    T{ rgba f 0    0    1    1 } ! blue
+    T{ rgba f 0.63 0.13 0.94 1 } ! purple
+    T{ rgba f 0.00 0.50 0.00 1 } ! dark green
+    T{ rgba f 0.00 0.82 0.82 1 } ! dark turquoise
+    T{ rgba f 0.00 0.00 0.50 1 } ! dark blue
+    T{ rgba f 0.58 0.00 0.82 1 } ! dark purple
+    T{ rgba f 0.50 0.00 0.00 1 } ! dark red
+    T{ rgba f 0.25 0.25 0.25 1 } ! dark grey
+    T{ rgba f 0.75 0.75 0.75 1 } ! medium grey
+    T{ rgba f 1    1    1    1 } ! white
+  } ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+! : material-color ( color -- )
+!   GL_FRONT_AND_BACK GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE rot gl-material ;
+
+: material-color ( color -- )
+  GL_FRONT_AND_BACK GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE rot color>raw 4array gl-material ;
+
+: set-color ( turtle i -- turtle )
+  dup color-table nth dup gl-color material-color >>color ;
+
+: inc-color ( turtle -- turtle ) dup color>> 1 + set-color ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: save-turtle    ( turtle -- turtle ) dup clone over saved>> push ;
+: restore-turtle ( turtle -- turtle )                saved>> pop  ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: default-L-parser-values ( turtle -- turtle )
+  1 >>length 45 >>angle 1 >>thickness 2 >>color ;
+
+: L-parser-dialect ( -- commands )
+
+  {
+      { "+" [ dup angle>> turn-left  ] }
+      { "-" [ dup angle>> turn-right ] }
+      { "&" [ dup angle>> pitch-down ] }
+      { "^" [ dup angle>> pitch-up   ] }
+      { "<" [ dup angle>> roll-left  ] }
+      { ">" [ dup angle>> roll-right ] }
+
+      { "|" [ 180.0         rotate-y ] }
+      { "%" [ 180.0         rotate-z ] }
+      { "$" [ roll-until-horizontal  ]  }
+
+      { "F" [ dup length>>     draw-forward  ] }
+      { "Z" [ dup length>> 2 / draw-forward  ] }
+      { "f" [ dup length>>     move-forward  ] }
+      { "z" [ dup length>> 2 / move-forward  ] }
+      { "g" [ dup length>>     sneak-forward ] }
+      { "." [ polygon-vertex                 ] }
+
+      { "[" [ save-turtle      ] }
+      { "]" [ restore-turtle   ] }
+      
+      { "{" [ start-polygon    ] }
+      { "}" [ finish-polygon   ] }
+
+      { "/" [ 1.1 scale-length    ] } ! double quote command in lparser
+      { "'" [ 0.9 scale-length    ] }
+      { ";" [ 1.1 scale-angle     ] }
+      { ":" [ 0.9 scale-angle     ] }
+      { "?" [ 1.4 scale-thickness ] }
+      { "!" [ 0.7 scale-thickness ] }
+
+      { "c" [ dup color>> 1 + color-table length mod set-color ] }
+
+    }
+    ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+TUPLE: <L-system> < gadget
+  camera display-list
+  commands axiom rules string ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: open-paren  ( -- ch ) CHAR: ( ;
+: close-paren ( -- ch ) CHAR: ) ;
+
+: open-paren?  ( obj -- ? ) open-paren  = ;
+: close-paren? ( obj -- ? ) close-paren = ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: read-instruction ( STRING -- next rest )
+  
+  { [ STRING length 1 > ] [ STRING second open-paren? ] } 0&&
+    [ STRING  close-paren STRING index 1 + cut ]
+    [ STRING  1                            cut ]
+  if ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: iterate-string-loop ( STRING RULES ACCUM -- )
+  STRING empty? not
+    [
+      STRING read-instruction
+    
+      [let | REST [ ] NEXT [ ] |
+
+        NEXT 1 head RULES at  NEXT  or  ACCUM push-all
+
+        REST RULES ACCUM iterate-string-loop ]
+    ]
+  when ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: iterate-string ( STRING RULES -- string )
+
+  [let | ACCUM [ STRING length  10 *  <sbuf> ] |
+
+    STRING RULES ACCUM iterate-string-loop
+
+    ACCUM >string ] ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: interpret-string ( STRING COMMANDS -- )
+
+  STRING empty? not
+    [
+      STRING read-instruction
+
+      [let | REST [ ] NEXT [ ] |
+
+        [let | COMMAND [ NEXT 1 head COMMANDS at ] |
+
+          COMMAND
+            [
+              NEXT length 1 =
+                [ COMMAND call ]
+                [
+                  NEXT 2 tail 1 head* string>number
+                  COMMAND 1 tail*
+                  call
+                ]
+              if
+            ]
+          when ]
+
+        REST COMMANDS interpret-string ]
+    ]
+  when ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: iterate-L-system-string ( L-SYSTEM -- )
+  L-SYSTEM string>>
+  L-SYSTEM rules>>
+  iterate-string
+  L-SYSTEM (>>string) ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: do-camera-look-at ( CAMERA -- )
+
+  [let | EYE   [ CAMERA pos>> ]
+         FOCUS [ CAMERA clone 1 step-turtle pos>> ]
+         UP    [ CAMERA clone 90 pitch-up 1 step-turtle pos>> CAMERA pos>> v- ]
+       |
+
+    EYE FOCUS UP gl-look-at ] ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: generate-display-list ( L-SYSTEM -- )
+
+  L-SYSTEM find-gl-context
+
+  L-SYSTEM display-list>> GL_COMPILE glNewList
+
+    turtle
+    L-SYSTEM string>>
+    L-SYSTEM commands>>
+    interpret-string
+    drop
+
+  glEndList ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+M:: <L-system> draw-gadget* ( L-SYSTEM -- )
+
+  black gl-clear
+
+  GL_FLAT glShadeModel
+
+  GL_PROJECTION glMatrixMode
+  glLoadIdentity
+  -1 1 -1 1 1.5 200 glFrustum
+
+  GL_MODELVIEW glMatrixMode
+
+  glLoadIdentity
+
+  L-SYSTEM camera>> do-camera-look-at
+
+  GL_FRONT_AND_BACK GL_LINE glPolygonMode
+
+  ! draw axis
+  white gl-color GL_LINES glBegin { 0 0 0 } gl-vertex { 0 0 1 } gl-vertex glEnd
+
+  L-SYSTEM display-list>> glCallList ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+M:: <L-system> graft* ( L-SYSTEM -- )
+
+  L-SYSTEM find-gl-context
+
+  1 glGenLists L-SYSTEM (>>display-list) ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+M:: <L-system> pref-dim* ( L-SYSTEM -- dim ) { 400 400 } ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: camera-left ( L-SYSTEM -- )
+  L-SYSTEM camera>> 5 turn-left drop
+  L-SYSTEM relayout-1 ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+:: with-camera ( L-SYSTEM QUOT -- )
+  L-SYSTEM camera>> QUOT call drop
+  L-SYSTEM relayout-1 ;
+
+<L-system>
+H{
+  { T{ key-down f f "LEFT"  } [ [  5 turn-left   ] with-camera ] }
+  { T{ key-down f f "RIGHT" } [ [  5 turn-right  ] with-camera ] }
+  { T{ key-down f f "UP"    } [ [  5 pitch-down  ] with-camera ] }
+  { T{ key-down f f "DOWN"  } [ [  5 pitch-up    ] with-camera ] }
+  
+  { T{ key-down f f "a"     } [ [  1 step-turtle ] with-camera ] }
+  { T{ key-down f f "z"     } [ [ -1 step-turtle ] with-camera ] }
+
+  {
+    T{ key-down f f "x" }
+    [
+      dup iterate-L-system-string
+      dup generate-display-list
+      dup relayout-1
+      drop
+    ]
+  }
+    
+}
+set-gestures
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+
+: L-system ( -- L-system )
+
+  <L-system> new-gadget
+  
+    turtle 45 turn-left 45 pitch-up 5 step-turtle 180 turn-left >>camera ;
+
+! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
+