L-system

L-systemに関するプログラムを書いた。

パターンを知るには以下のサイトが参考になった。
HiiragiCompany -L-System Tips-

import java.util.Deque;
import java.util.ArrayDeque;

Lsystem l, l2, l3;

void setup() {
  size(1024, 1024);

  l=new Lsystem("X", 25, width/2, height*19/20, width*0.5*0.9);
  l.setMagnification(0.5);
  l.setAngle(-90);
  l.addRule('X', "F-[[X]+X]+F[+FX]-X");
  l.addRule('F', "FF");
  noLoop();
}

void mousePressed() {
    redraw();
}

void draw() {
  strokeWeight(0);
  stroke(#00ff00);
  noFill();
  background(0);

  int t=millis();
  l.draw();
  l.update();
  println("step "+frameCount+", take "+(millis()-t)+" millsec.");
}


public class PData {
  float x, y, d;
  public PData(float x, float y, float d) {
    this.x=x;
    this.y=y;
    this.d=d;
  }
}

public class Lsystem {
  String axiom, reglex;
  HashMap<Character, String>rule;
  float angleP, angleM, angle;
  float x, y, l, mag;
  Integer c;
  Deque<PData> stack;

  public Lsystem(String axiom, float angle, float x, float y, float l) {
    this(axiom, angle, angle, x, y, l);
  }
  public Lsystem(String axiom, float angleP, float angleM, float x, float y, float l) {
    this.axiom=axiom;
    this.angleP=angleP;
    this.angleM=angleM;
    this.x=x;
    this.y=y;
    this.l=l;
    this.mag=1;
    reglex="\\+-|-\\+";
    if (360%angleP==0)reglex+="|\\+{"+int(abs(360/angleP))+"}+";
    if (360%angleM==0)reglex+="|-{"+int(abs(360/angleM))+"}+";
    this.rule=new HashMap<Character, String>();
    this.stack=new ArrayDeque<PData>();
  }

  public void setAngle(float angle) {
    this.angle=angle;
  }
  public void setMagnification(float mag) {
    this.mag=mag;
  }
  public void setColor(int c) {
    this.c=c;
  }
  public void addRule(char c, String t) {
    rule.put(c, t);
  }

  public void update() {
    StringBuffer sb=new StringBuffer();
    for (char c : axiom.toCharArray ())
      sb.append(rule.containsKey(c)?rule.get(c):c);
    axiom=sb.toString().replaceAll(reglex, "");
  }

  public void draw() {
    float x=this.x, y=this.y, d=angle, l=this.l*pow(mag, frameCount-1);

    if (c!=null)stroke(c);
    beginShape();
    vertex(x, y);
    for (char c : axiom.toCharArray ())
      switch(c) {
      case 'G':
        x+=cos(radians(d))*l;
        y+=sin(radians(d))*l;
        endShape();
        beginShape();
        break;
      case 'A':
      case 'B':
      case 'F':
        x+=cos(radians(d))*l;
        y+=sin(radians(d))*l;
        vertex(x, y);
        break;
      case '+':
        d+=angleP;
        break;
      case '-':
        d-=angleM;
        break;
      case '|':
        d+=180;
        break;
      case '[':
        stack.push(new PData(x, y, d));
        break;
      case ']':
        PData p=stack.pop();
        x=p.x;
        y=p.y;
        d=p.d;
        endShape();
        beginShape();
        vertex(x, y);
        break;
      }
    endShape();
    l*=mag;
  }

  public String toString() {
    return axiom;
  }
}

初期状態とルールを変更することによって以下のようなパターンを作った。

感想

プログラムのルールを実現する部分で中々量を喰ってしまったが、初期状態とルール自体は単純でそれらをちょこっと変更するだけでここまで多様なパターンが生成できるのは素晴らしいと思った。