Turtle Graphics on Gloss

Gloss を使った Turtle Graphics です。Gloss については こちら の記事が参考になる と思います。

含まれるファイル

app / Main.hs               -- 実験用

sample
├ circleDance.hs    -- 複数の円を同時に描く
├ dragonCurve.hs    -- dragon 曲線を描く
├ kochCurve.hs      -- Koch 曲線を描く
├ graph.hs          -- 関数のグラフを描く
└ star.hs           -- 星を描く

sample / L-system
├ dragonCurveL.hs   -- L-system で dragon 曲線を描く
└ kochCurveL.hs     -- L-system で Koch 曲線を描く

src / Graphics
      ├ Turtle.hs    -- Turtle Graphics 本体
      └ L_system.hs  -- L-System

Sample の実行法

• stack build を実行することで sample ディレクトリ以下にあるファイルがコン パイルされ、 CircleDance, DragonCurve, KochCurve, Graph, Star, DragonCurveL, KochCurveL といったファイルが作られます。
• stack exec CircleDance や stack exec DragonCurveL を実行すると図形が 描画されます。

Turtle Graphics の使い方

使用例を示します。

import           Graphics.Gloss
import           Graphics.Turtle

main :: IO ()
main = runTurtle window white 20 [(st, cmdLst)]
  where
    window = initWindow
    st     = initST
    cmdLst = [forward 200, left 120, forward 200, left 120, forward 200]

runTurtle の型は次のようになってます。

runTurtle :: WinConfig               -- ^ 画面の状態
          -> Color                   -- ^ 背景色
          -> Int                     -- ^ 1 秒あたりのステップ数
          -> [(TurtleST, [Command])] -- ^ [ ( 亀の初期値, [ コマンド ] ) ]
          -> IO ()

Color は gloss の simulate 関数に渡すものです。詳しくは こちら を参照し てください。

WinConfig は画面の設定を保持しています。

data WinConfig = WinConfig { title   :: String         -- ^ Window のタイトル
                           , winSize :: (Int, Int)     -- ^ Window のサイズ
                           , winPos  :: (Int, Int)     -- ^ Window の位置
                           , zoom    :: Float          -- ^ 画像の拡大率
                           , shiftXY :: (Float, Float) -- ^ 画像の移動量
                           } deriving Show

initWindow で既定値に設定することが可能です。

initWindow :: WinConfig
initWindow = WinConfig { title   = "Turtle Graphics"
                       , winSize = (800, 600)
                       , winPos  = (10, 10)
                       , zoom    = 1
                       , shiftXY = (0, 0)
                       }

TurtleST は亀の状態を保持します。

data TurtleST = Non | TurtleST { headinig  :: Float -- ^ 亀の向き
                               , point     :: Point -- ^ 亀の位置
                               , penColor  :: Color -- ^ ペンの色
                               , thickness :: Float -- ^ 線の太さ
                               , pen       :: Bool  -- ^ up or down
                               , mark      :: Bool  -- ^ 亀のマーク
                               , stack     :: TurtleST
                               } deriving Show

TurtleST は initST で既定値を設定できます。

initST = TurtleST { angle     = 0
                  , point     = (0, 0)
                  , thickness = 0
                  , penColor  = black
                  , pen       = True
                  , mark      = True
                  , stack     = Non
                  }

Command は亀に実行させる命令です。

Turtle Graphics のコマンド

各コマンドの型は次のようになっています。

type PrimitiveCommand = TurtleST -> (Picture, TurtleST)
type Command          = [PrimitiveCommand]

PrimitiveCommand は TurtleST を受け取り、図形 (Picture) とコマンド実行後の TurtleST を返します。

Command は PrimitiveCommand のリストになっており、通常はこちらを使用します。

コマンド	省略形	動作
forward n	fd n	亀が n だけ前進する。
quickForward n	qf n	亀が高速に前進する。
backward n	bk n	亀が n だけ後退する。
left th	lt th	亀が th 度だけ左旋回する。
quickLeft th	ql th	亀が高速に左旋回する。
right th	rt th	亀が th 度だけ右旋回する。
quickRight th	qr th	亀が高速に右旋回する。
goto p	–	亀が p の位置へ移動する。亀は進行方向を向く。
setHeading th	–	亀の向きを th 度に設定する。
setPoint p	–	亀の位置を p に設定する。
setThickness t	–	線の太さを t に設定する。
setColor c	–	亀のペンの色を c に設定する。
penDown	pd	亀のペンを下げる。亀が移動すると線が描かれる。
penUp	pu	亀のペンを上げる。亀が移動しても線は描かれない。
push	–	亀の状態を Push する。
pop	–	亀の状態を Pop する。
nop	–	何もしない。
nopN n	–	n 回 nop を繰り返す。
drawPicture pic	–	画像 pic を描く。
dot	–	亀の位置に点を打つ。
drawCircle r	–	亀の位置を中心に、半径 r の円を描く。
drawCircleSolid r	–	亀の位置を中心に、半径 r の Solid な円を描く。
drawArcL th r	–	中心角 th , 半径 r の円弧を左回りに描く。
quickDrawArcL th r	–	中心角 th , 半径 r の円弧を左回りに高速に描く。
drawArcR th r	–	中心角 th , 半径 r の円弧を右回りに描く。
quickDrawArcR th r	–	中心角 th , 半径 r の円弧を右回りに高速に描く。
drawPolygon [Command]	–	亀の描いた線を元に solid な Polygon を描く。
drawGraph fx domain	–	y = f(x) の陽関数のグラフを描く。
drawGraph’ ft gt domain	–	x = f(t), y = g(t) の関数のグラフを描く。
grid	–	grid’ 500 10
grid’ range size	–	-size ~ size の範囲に目盛サイズ size の方眼を表示する。
updateHeading f	–	亀の向きを関数 f に従って更新する。
updatePoint f	–	亀の位置を関数 f に従って更新する。
updateThickness f	–	線の太さを関数 f に従って更新する。
updateColor fr fg fb fa	–	ペンの色の成分を関数 fr fg fb fa に従って更新する。
repCommand n [command]	–	複数のコマンドの繰り返しを１つのコマンドにする