编程模拟自然(三)：更好的静态树算法

序·吴刚伐桂篇

　　旧言月中有桂，有蟾蜍，故异书言，月桂高五百丈，下有一人常斫之，树创随合。　

　　（前情提要：元通过天阙裂缝离开了他所在的世界...）　　

　　“汪...”一声猿啸从天际传来。

　　吴刚抬头看了看天，没有发现什么，只当是出现了幻听。

第零章 提出问题

　　元通过细致地观察与思考，他发现月桂树是另外一种生长方式，和自己在伊甸园里种的完全不同。

图3-1 程序渲染随机树

　　“这颗树的全称为 Graphics User Interface Tree，中文简称：桂树。”

第一章 作出假设

　　元用假设解开了自己的疑惑：每个树枝都是一个独立的结点，它可以向上再生长 n 个树枝结点。

图3-2 较少枝干的树

第二章 制定计划

　　元立即制定了实现假设的方案。

　　树枝生长步骤

　　首先，长出第一个树枝（树干）

　　然后，每个树枝的顶部长出不少于一个树枝

　　其中，每个树枝的粗为上一层 0.618 倍，长度为上一层的 0.618*random(1) 倍

　　最终，重复第二步，直至树枝不能更细，或者迭代深度达到上限

图3-3 光秃的树

第三章 实践检验

　　元想到：实践是检验真理的唯一标准。

　　每个树枝的顶部用一个向量表示，生长出的子树枝旋转一定角度并改变模长即可。

Imports System.Numerics
Imports EDGameEngine.Core.Utilities
''' <summary>
''' 树节点
''' </summary>
Public Class TreeNode
    ''' <summary>
    ''' 相对位置
    ''' </summary>
    Public Property Location As Vector2
    ''' <summary>
    ''' 绝对位置
    ''' </summary>
    Public Property RealLocation As Vector2
    ''' <summary>
    ''' 长度
    ''' </summary>
    Public Property Length As Single
    ''' <summary>
    ''' 层级
    ''' </summary>
    Public Property Rank As Integer
    ''' <summary>
    ''' 父级
    ''' </summary>
    Public Property Parent As TreeNode
    ''' <summary>
    ''' 子集
    ''' </summary>
    Public Property Children As New List(Of TreeNode)
    ''' <summary>
    ''' 花集
    ''' </summary>
    Public Property Flowers As New List(Of Flower)
    ''' <summary>
    ''' 中折角度
    ''' </summary>
    Public Property MidRotateAngle As Single
    ''' <summary>
    ''' 生长比例
    ''' </summary>
    Public Property Percent As Single
    ''' <summary>
    ''' 凋零比例
    ''' </summary>
    Public Property DiePercent As Single

    Public Shared Property Rnd As New Random

    ''' <summary>
    ''' 创建并初始化一个实例
    ''' </summary>
    Public Sub New(location As Vector2, length As Single, rank As Integer)
        Me.Location = location
        Me.Location.SetMag(length)
        Me.Length = length
        Me.Rank = rank
        Me.MidRotateAngle = CSng(Rnd.NextDouble)
    End Sub
End Class

　　“把树画出来就知道结果了。”

第四章 得出结论

　　树长成了，元打算撰写一篇探究实验报告。

　　“这片天地与我创造的世界确实不一样，竟然长成这副样子。”元有些郁闷。

图3-4 水墨树

后记

　　“哼哼，终于逮住你了。”

　　...

　　“我问你话，你可要老实回答。”

　　“First Name，Second Name？今年几岁？”

　　“我只有乳名‘无名儿’，已是总角之龄。”

　　...

　　“你爸是谁？”

　　“爹爹是大英雄，不过我却从来没见过。”

　　“那你妈呢？”

　　“哼，我娘可是广寒宫中的仙子，你休得欺负我。”

附录

　　预知后情，且看下回分解。了解更多请浏览目录导航