gacela_misc.lisp

   1 ;;; Gacela, a GNU Common Lisp extension for fast games development
   2 ;;; Copyright (C) 2009 by Javier Sancho Fernandez <jsf at jsancho dot org>
   3 ;;;
   4 ;;; This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   5 ;;; it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6 ;;; the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   7 ;;; (at your option) any later version.
   8 ;;;
   9 ;;; This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10 ;;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 ;;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12 ;;; GNU General Public License for more details.
  13 ;;;
  14 ;;; You should have received a copy of the GNU General Public License
  15 ;;; along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16
  17 (defconstant INFINITY MOST-POSITIVE-LONG-FLOAT)
  18
  19 (defun append-if (new test tree &key (key #'first) (test-if #'equal))
  20   (cond ((atom tree) tree)
  21         (t (append-if-1
  22             new
  23             test
  24             (mapcar (lambda (x) (append-if new test x :key key :test-if test-if)) tree)
  25             :key key
  26             :test-if test-if))))
  27
  28 (defun append-if-1 (new test tree &key (key #'first) (test-if #'equal))
  29   (cond ((funcall test-if (funcall key tree) test) (append tree new))
  30         (t tree)))
  31
  32 (defun car+ (var)
  33   (if (listp var) (car var) var))
  34
  35 (defun avg (&rest numbers)
  36   (let ((total 0))
  37     (dolist (n numbers) (incf total n))
  38     (/ total (length numbers))))
  39
  40 (defun neg (num)
  41   (* -1 num))
  42
  43 (defun signum+ (num)
  44   (let ((sig (signum num)))
  45     (cond ((= sig 0) 1)
  46           (t sig))))
  47
  48 (defmacro destructure (destructuring-list &body body)
  49   (let ((lambda-list nil) (exp-list nil))
  50     (dolist (pair destructuring-list)
  51       (setq exp-list (cons (car pair) exp-list))
  52       (setq lambda-list (cons (cadr pair) lambda-list)))
  53     `(destructuring-bind ,lambda-list ,(cons 'list exp-list) ,@body)))
  54
  55 (defun match-pattern (list pattern)
  56   (cond ((and (null list) (null pattern)) t)
  57         ((and (consp list) (consp pattern))
  58          (and (match-pattern (car list) (car pattern)) (match-pattern (cdr list) (cdr pattern))))
  59         ((and (atom list) (atom pattern))
  60          (cond ((or (numberp list) (numberp pattern)) (and (numberp list) (numberp pattern)))
  61                (t t)))))
  62
  63 (defun nearest-power-of-two (n)
  64   (labels ((power (p n)
  65                   (cond ((> (* p 2) n) p)
  66                         (t (power (* p 2) n)))))
  67           (power 1 n)))
  68
  69 (defmacro secure-block (output-stream &rest forms)
  70   (let ((error-handler #'si::universal-error-handler))
  71     `(block secure
  72        (defun si::universal-error-handler (error-name correctable function-name continue-format-string error-format-string &rest args)
  73          ,(when output-stream
  74             `(write-line
  75               (cond ((eq error-name :WRONG-TYPE-ARGUMENT) (string error-name))
  76                     (t error-format-string))
  77               ,output-stream))
  78          (setf (symbol-function 'si::universal-error-handler) ,error-handler)
  79          (return-from secure))
  80        (let (result-eval)
  81          (setq result-eval (progn ,@forms))
  82          (setf (symbol-function 'si::universal-error-handler) ,error-handler)
  83          result-eval))))
  84
  85 (defmacro persistent-let (name vars &rest forms)
  86   (labels ((get-vars (vars)
  87                      (cond ((null vars) nil)
  88                            (t (cons (if (consp (car vars)) (caar vars) (car vars))
  89                                     (get-vars (cdr vars)))))))
  90
  91           `(let ,(cond ((functionp name)
  92                         (let ((old-vars (funcall name)))
  93                           (cond ((equal (get-vars vars) (get-vars old-vars)) old-vars)
  94                                 (t vars))))
  95                        (t vars))
  96              (defun ,name ()
  97                ,(let ((lvars (get-vars vars)))
  98                   `(mapcar (lambda (x y) (list x y)) ',lvars ,(cons 'list lvars))))
  99              ,@forms)))
 100
 101 ;Geometry
 102 (defun dotp (dot)
 103   (match-pattern dot '(0 0)))
 104
 105 (defun vectorp (vector)
 106   (match-pattern vector '(0 0)))
 107
 108 (defun circlep (circle)
 109   (match-pattern circle '((0 0) 0)))
 110
 111 (defun polygonp (polygon)
 112   (cond ((consp polygon)
 113          (and (dotp (car polygon))
 114               (if (null (cdr polygon)) t (polygonp (cdr polygon)))))))
 115
 116 (defun make-dot (x y)
 117   `(,x ,y))
 118
 119 (defun make-vector (x y)
 120   `(,x ,y))
 121
 122 (defun make-line (dot1 dot2)
 123   `(,dot1 ,dot2))
 124
 125 (defun make-rectangle (x1 y1 x2 y2)
 126   `((,x1 ,y1) (,x2 ,y1) (,x2 ,y2) (,x1 ,y2)))
 127
 128 (defun polygon-center (polygon)
 129   (apply #'mapcar #'avg polygon))
 130
 131 (defun dots-distance (dot1 dot2)
 132   (destructure ((dot1 (x1 y1))
 133                 (dot2 (x2 y2)))
 134                (sqrt (+ (expt (- x2 x1) 2)
 135                         (expt (- y2 y1) 2)))))
 136
 137 (defun dot-line-distance (dot line)
 138   (destructure ((line ((ax ay) (bx by)))
 139                 (dot (cx cy)))
 140                (let* ((r-numerator (+ (* (- cx ax) (- bx ax)) (* (- cy ay) (- by ay))))
 141                       (r-denomenator (+ (expt (- bx ax) 2) (expt (- by ay) 2)))
 142                       (r (/ r-numerator r-denomenator)))
 143                  (values
 144                   (* (abs (/ (- (* (- ay cy) (- bx ax)) (* (- ax cx) (- by ay)))
 145                              r-denomenator))
 146                      (sqrt r-denomenator))
 147                   r))))
 148
 149 (defun dot-segment-distance (dot segment)
 150   (multiple-value-bind
 151    (dist r) (dot-line-distance dot segment)
 152         (cond ((and (>= r 0) (<= r 1)) dist)
 153               (t (let ((dist1 (dots-distance dot (car segment)))
 154                        (dist2 (dots-distance dot (cadr segment))))
 155                    (if (< dist1 dist2) dist1 dist2))))))
 156
 157 (defun perpendicular-line (dot line)
 158   (destructure ((line ((ax ay) (bx by))))
 159                (multiple-value-bind
 160                 (dist r) (dot-line-distance dot line)
 161                 (make-line dot
 162                            (make-dot (+ ax (* r (- bx ax)))
 163                                      (+ ay (* r (- by ay))))))))
 164
 165 (defun line-angle (line)
 166   (destructure ((line ((ax ay) (bx by))))
 167                (let ((x (- bx ax)) (y (- by ay)))
 168                  (if (and (= x 0) (= y 0)) 0 (atan y x)))))
 169
 170 (defun inverse-angle (angle)
 171   (cond ((< angle pi) (+ angle pi))
 172         (t (- angle pi))))
 173
 174 (defun translate-dot (dot dx dy)
 175   (destructure ((dot (x y)))
 176                (list (+ x dx) (+ y dy))))
 177
 178 (defun translate-circle (circle dx dy)
 179   (destructure ((circle (center radius)))
 180                (list (translate-dot center dx dy) radius)))
 181
 182 (defun translate-polygon (pol dx dy)
 183   (mapcar (lambda (dot)
 184             (translate-dot dot dx dy))
 185           pol))
 186
 187 (defun polygon-edges (pol)
 188   (mapcar (lambda (v1 v2) (list v1 v2))
 189           pol
 190           (union (cdr pol) (list (car pol)))))
 191
 192 (defun polygon-dot-intersection (polygon dot)
 193 ;Eric Haines algorithm
 194   (let ((edges (polygon-edges
 195                 (translate-polygon polygon (neg (car dot)) (neg (cadr dot)))))
 196         (counter 0))
 197     (dolist (edge edges)
 198       (destructure ((edge ((x1 y1) (x2 y2))))
 199                    (cond ((/= (signum+ y1) (signum+ y2))
 200                           (cond ((and (> x1 0) (> x2 0)) (incf counter))
 201                                 ((and (or (> x1 0) (> x2 0))
 202                                       (> (- x1 (* y1 (/ (- x2 x1) (- y2 y1)))) 0))
 203                                  (incf counter)))))))
 204     (not (evenp counter))))
 205
 206 (defun circle-segment-intersection (circle segment)
 207   (destructure ((circle (center radius)))
 208                (<= (dot-segment-distance center segment) radius)))
 209
 210 (defun circle-edges-intersection (circle polygon)
 211   (let ((edges (polygon-edges polygon))
 212         (edges-i nil))
 213     (dolist (edge edges)
 214       (cond ((circle-segment-intersection circle edge) (setq edges-i (cons edge edges-i)))))
 215     edges-i))
 216
 217 (defun circle-polygon-intersection (circle polygon)
 218   (or (polygon-dot-intersection polygon (car circle))
 219       (circle-edges-intersection circle polygon)))
 220
 221 (defun circle-circle-intersection (circle1 circle2)
 222   (destructure ((circle1 (center1 radius1))
 223                 (circle2 (center2 radius2)))
 224                (<= (dots-distance center1 center2) (+ r1 r2))))