如何從線條藝術到DIY實現一個網狀體Net的js庫

如何從線條藝術到DIY實現一個網狀體Net的js庫

在現代前端開發中，JavaScript庫的使用已經成為提高開發效率和代碼質量的重要手段。本文將詳細介紹如何從線條藝術的概念出發，逐步實現一個用于生成和操作網狀體（Net）的JavaScript庫。我們將從基礎概念入手，逐步深入到代碼實現，最終完成一個功能完善的庫。

1. 線條藝術與網狀體的概念

1.1 線條藝術

線條藝術（Line Art）是一種以線條為主要表現手段的藝術形式。在計算機圖形學中，線條藝術通常用于表示簡單的幾何形狀、輪廓或路徑。線條藝術的特點是簡潔、直觀，適合用于表達復雜結構的骨架。

1.2 網狀體（Net）

網狀體（Net）是由多個節點（Node）和連接這些節點的邊（Edge）組成的圖形結構。網狀體可以用于表示各種復雜的關系網絡，如社交網絡、交通網絡、神經網絡等。在計算機圖形學中，網狀體通常用于表示三維模型的拓撲結構。

2. 設計思路

2.1 需求分析

我們的目標是實現一個JavaScript庫，能夠生成和操作網狀體。具體需求包括：

1. 節點管理：能夠添加、刪除、移動節點。
2. 邊管理：能夠添加、刪除、調整邊的連接。
3. 可視化：能夠將網狀體渲染到Canvas或SVG上。
4. 交互：支持用戶通過鼠標或觸摸屏與網狀體進行交互。
5. 擴展性：庫的設計應具有良好的擴展性，方便后續功能的添加。

2.2 技術選型

為了實現上述需求，我們選擇以下技術：

• JavaScript：作為主要的編程語言。
• Canvas：用于渲染網狀體。
• Event Listeners：用于處理用戶交互。
• 模塊化設計：使用ES6模塊化語法，提高代碼的可維護性。

3. 實現步驟

3.1 創建項目結構

首先，我們創建一個基本的項目結構：

net-js-library/
│
├── src/
│   ├── Net.js
│   ├── Node.js
│   ├── Edge.js
│   └── Renderer.js
│
├── index.html
└── main.js

3.2 實現節點類（Node.js）

節點類是網狀體的基本單元，每個節點包含位置信息和與其他節點的連接關系。

// src/Node.js
export default class Node {
    constructor(x, y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.edges = [];
    }

    addEdge(edge) {
        this.edges.push(edge);
    }

    removeEdge(edge) {
        this.edges = this.edges.filter(e => e !== edge);
    }

    move(dx, dy) {
        this.x += dx;
        this.y += dy;
    }
}

3.3 實現邊類（Edge.js）

邊類用于連接兩個節點，并存儲邊的相關信息。

// src/Edge.js
export default class Edge {
    constructor(node1, node2) {
        this.node1 = node1;
        this.node2 = node2;
    }

    getLength() {
        const dx = this.node2.x - this.node1.x;
        const dy = this.node2.y - this.node1.y;
        return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
    }
}

3.4 實現網狀體類（Net.js）

網狀體類是整個庫的核心，負責管理節點和邊，并提供相關的操作方法。

// src/Net.js
import Node from './Node.js';
import Edge from './Edge.js';

export default class Net {
    constructor() {
        this.nodes = [];
        this.edges = [];
    }

    addNode(x, y) {
        const node = new Node(x, y);
        this.nodes.push(node);
        return node;
    }

    removeNode(node) {
        this.nodes = this.nodes.filter(n => n !== node);
        this.edges = this.edges.filter(e => e.node1 !== node && e.node2 !== node);
    }

    addEdge(node1, node2) {
        const edge = new Edge(node1, node2);
        node1.addEdge(edge);
        node2.addEdge(edge);
        this.edges.push(edge);
        return edge;
    }

    removeEdge(edge) {
        edge.node1.removeEdge(edge);
        edge.node2.removeEdge(edge);
        this.edges = this.edges.filter(e => e !== edge);
    }
}

3.5 實現渲染器類（Renderer.js）

渲染器類負責將網狀體渲染到Canvas上，并處理用戶交互。

// src/Renderer.js
export default class Renderer {
    constructor(canvas, net) {
        this.canvas = canvas;
        this.ctx = canvas.getContext('2d');
        this.net = net;
        this.selectedNode = null;

        canvas.addEventListener('mousedown', this.onMouseDown.bind(this));
        canvas.addEventListener('mousemove', this.onMouseMove.bind(this));
        canvas.addEventListener('mouseup', this.onMouseUp.bind(this));
    }

    onMouseDown(event) {
        const rect = this.canvas.getBoundingClientRect();
        const x = event.clientX - rect.left;
        const y = event.clientY - rect.top;

        this.selectedNode = this.net.nodes.find(node => {
            const dx = node.x - x;
            const dy = node.y - y;
            return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy) < 10;
        });
    }

    onMouseMove(event) {
        if (this.selectedNode) {
            const rect = this.canvas.getBoundingClientRect();
            const x = event.clientX - rect.left;
            const y = event.clientY - rect.top;
            this.selectedNode.move(x - this.selectedNode.x, y - this.selectedNode.y);
            this.render();
        }
    }

    onMouseUp() {
        this.selectedNode = null;
    }

    render() {
        this.ctx.clearRect(0, 0, this.canvas.width, this.canvas.height);

        this.net.edges.forEach(edge => {
            this.ctx.beginPath();
            this.ctx.moveTo(edge.node1.x, edge.node1.y);
            this.ctx.lineTo(edge.node2.x, edge.node2.y);
            this.ctx.stroke();
        });

        this.net.nodes.forEach(node => {
            this.ctx.beginPath();
            this.ctx.arc(node.x, node.y, 5, 0, 2 * Math.PI);
            this.ctx.fill();
        });
    }
}

3.6 主程序（main.js）

在主程序中，我們初始化網狀體和渲染器，并啟動渲染循環。

// main.js
import Net from './src/Net.js';
import Renderer from './src/Renderer.js';

const canvas = document.getElementById('canvas');
const net = new Net();
const renderer = new Renderer(canvas, net);

// 添加初始節點和邊
const node1 = net.addNode(100, 100);
const node2 = net.addNode(200, 200);
net.addEdge(node1, node2);

function animate() {
    renderer.render();
    requestAnimationFrame(animate);
}

animate();

3.7 HTML文件（index.html）

最后，我們創建一個簡單的HTML文件來加載我們的JavaScript庫。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title>Net JS Library</title>
</head>
<body>
    <canvas id="canvas" width="800" height="600"></canvas>
    <script type="module" src="main.js"></script>
</body>
</html>

4. 總結

通過以上步驟，我們實現了一個簡單的網狀體JavaScript庫。這個庫能夠生成和操作網狀體，并將其渲染到Canvas上。用戶可以通過鼠標與網狀體進行交互，移動節點并觀察邊的變化。

這個庫的設計具有良好的擴展性，未來可以添加更多的功能，如節點標簽、邊的權重、復雜的布局算法等。希望本文能夠幫助你理解如何從線條藝術的概念出發，逐步實現一個功能完善的JavaScript庫。