【OCCT+ImGUI系列】011-Poly-Poly_Triangle三角形面片

Poly_Triangle 是什么？

Poly_Triangle 是一个非常轻量的类，用于表示一个三角网格中的单个三角形面片。它是构成 Poly_Triangulation（三角网格对象）的基本单位之一。之后会写关于碰撞检测的相关文章，三角面片是非常重要的一部分。

每个 Poly_Triangle 包含三个整数索引，它们是指向一个节点列表的索引（通常是 Poly_Triangulation::Nodes() 中的点）。这些节点是三角形的三个顶点。

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🔹 数据成员

Standard_Integer myNodes[3];

• 存储三个节点的索引，索引范围通常是 [1, NbNodes()]（注意：OpenCascade 中使用 1-based 索引）。
• 每个索引指向的是一个顶点坐标，坐标存储在 Poly_Triangulation 中的节点数组里。

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🔹 构造函数

Poly_Triangle()

• 默认构造函数，三个索引值初始化为 0（无效状态）。

如图为从点击选择三个点的索引来构造Poly_Triangle并显示。

Poly_Triangle(Standard_Integer theN1, Standard_Integer theN2, Standard_Integer theN3)

• 构造函数，直接设置三个顶点索引。

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🔹 成员函数

设置节点索引

void Set(Standard_Integer theN1, Standard_Integer theN2, Standard_Integer theN3)

• 一次性设置所有三个节点索引。

void Set(Standard_Integer theIndex, Standard_Integer theNode)

• 设置指定位置（1~3）的单个索引值。
• 如果 theIndex 不在 1~3，抛出 Standard_OutOfRange 异常。

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访问节点索引

void Get(Standard_Integer& theN1, Standard_Integer& theN2, Standard_Integer& theN3) const

• 返回三个节点索引的值（通过引用）。

Standard_Integer Value(Standard_Integer theIndex) const

• 返回指定位置（1~3）的节点索引值，超出范围抛异常。

Standard_Integer operator()(Standard_Integer theIndex) const
Standard_Integer& operator()(Standard_Integer theIndex)

• 函数调用操作符的重载，提供类似数组访问的方式。
• 返回索引值（常量或引用）。

Standard_Integer& ChangeValue(Standard_Integer theIndex)

• 返回对某个节点索引的引用，可以进行原地修改。

注意点

1. 索引范围是 1~NbNodes()，不是从0开始。
2. 三角形只保存的是节点索引，不保存具体的几何位置，顶点坐标保存在 Poly_Triangulation 中。
3. 修改 Poly_Triangle 不会自动更新 Poly_Triangulation，需要你在使用时保持一致性。

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总结

功能	方法	简述
构造	Poly_Triangle()	空三角形
构造	Poly_Triangle(n1,n2,n3)	初始化三角形索引
访问	Get()	获取3个顶点索引
访问	Value(index) / operator()	获取某个索引值
修改	Set(n1,n2,n3) / Set(index, node)	设置索引
修改	ChangeValue(index)	引用访问可直接修改

代码

#pragma once

#include "pch.h"
#include <Poly_Triangulation.hxx>
#include <AIS_Triangulation.hxx>
#include <BRepBuilderAPI_MakeVertex.hxx>
#include "BaseScene.h"
#include "VisSceneComponents.h"
#include "TutorialWindow.h"

class PolyTriangle011 : public BaseScene, public VisSceneComponents, public TutorialWindow {
public:
    PolyTriangle011() {
        openTutorialWindow();
        initAllNodes();
    }

    void displayScene(const Handle(V3d_View)& view, const Handle(AIS_InteractiveContext)& context) override {
        if (!bIsSceneInit) {
            sceneInit(view, context);
            bIsSceneInit = true;
        }
        renderTutorialWindow(context);
    }

    void customInitTutorialWindow(const Handle(AIS_InteractiveContext)&) override {}

private:
    std::vector<TColgp_Array1OfPnt> allNodes;
    int currentNodeSetIndex = 0;

    Handle(Poly_Triangulation) triangulation;
    Handle(AIS_Triangulation) aisTriangulation;
    std::vector<Handle(AIS_Shape)> vertexMarkers;

    int triIndices[3] = { 1, 2, 3 };
    bool needsUpdate = true;

    void initAllNodes() {
        allNodes.clear();

        // 节点集 1: 正三角形
        TColgp_Array1OfPnt nodes1(1, 3);
        nodes1.SetValue(1, gp_Pnt(0, 0, 0));
        nodes1.SetValue(2, gp_Pnt(100, 0, 0));
        nodes1.SetValue(3, gp_Pnt(50, 100, 0));
        allNodes.push_back(nodes1);

        // 节点集 2: 矩形
        TColgp_Array1OfPnt nodes2(1, 4);
        nodes2.SetValue(1, gp_Pnt(0, 0, 0));
        nodes2.SetValue(2, gp_Pnt(100, 0, 0));
        nodes2.SetValue(3, gp_Pnt(100, 100, 0));
        nodes2.SetValue(4, gp_Pnt(0, 100, 0));
        allNodes.push_back(nodes2);

        // 节点集 3: 10 个点（圆形分布）
        TColgp_Array1OfPnt nodes3(1, 10);
        for (int i = 0; i < 10; ++i) {
            double angle = 2.0 * M_PI * i / 10.0;
            nodes3.SetValue(i + 1, gp_Pnt(100 * cos(angle), 100 * sin(angle), 0));
        }
        allNodes.push_back(nodes3);
    }

    void sceneInit(const Handle(V3d_View)&, const Handle(AIS_InteractiveContext)& context) override {
        updateVisualization(context);
    }

    void renderTutorialContent(const Handle(AIS_InteractiveContext)& context) override {
        ImGui::TextColored(ImVec4(1, 1, 0, 1), "Poly_Triangulation Multi-point Construct Example");

        // 点集选择 UI（非 CollapsingHeader）
        ImGui::SeparatorText("Point Set Selection");
        const char* labels[] = { "Equilateral Triangle (3 pts)", "Rectangle (4 pts)", "Circle (10 pts)" };
        if (ImGui::Combo("Current Point Set", &currentNodeSetIndex, labels, IM_ARRAYSIZE(labels))) {
            needsUpdate = true;

            // 重置三角形索引在合法范围内
            int lower = allNodes[currentNodeSetIndex].Lower();
            int upper = allNodes[currentNodeSetIndex].Upper();
            for (int i = 0; i < 3; ++i) {
                triIndices[i] = std::clamp(lower + i, lower, upper);
            }
        }

        if (triIndices[0] == triIndices[1] ||
            triIndices[0] == triIndices[2] ||
            triIndices[1] == triIndices[2]) {
            ImGui::TextColored(ImVec4(1, 0, 0, 1), "Three vertices must be unique!");
        }

        // 三角形顶点选择 UI（默认展开）
        if (ImGui::CollapsingHeader("Triangle Index Selection", ImGuiTreeNodeFlags_DefaultOpen)) {
            int lower = allNodes[currentNodeSetIndex].Lower();
            int upper = allNodes[currentNodeSetIndex].Upper();
            for (int i = 0; i < 3; ++i) {
                std::string label = "Vertex Index " + std::to_string(i + 1);
                if (ImGui::SliderInt(label.c_str(), &triIndices[i], lower, upper)) {
                    needsUpdate = true; // 用户拖动滑块后设置更新标志
                }
            }
        }

        if (needsUpdate) {
            updateVisualization(context);
            needsUpdate = false;
        }
    }

    void updateVisualization(const Handle(AIS_InteractiveContext)& context) {
        // 清理之前的显示
        for (auto& v : vertexMarkers)
            context->Remove(v, false);
        vertexMarkers.clear();

        if (!triangulation.IsNull())
            context->Remove(aisTriangulation, false);

        // 当前节点集
        const auto& nodes = allNodes[currentNodeSetIndex];
        int n = nodes.Length();

        triangulation = new Poly_Triangulation(n, 1, false);
        for (int i = nodes.Lower(); i <= nodes.Upper(); ++i)
            triangulation->SetNode(i, nodes(i));

        triangulation->SetTriangle(1, Poly_Triangle(triIndices[0], triIndices[1], triIndices[2]));

        for (int i = nodes.Lower(); i <= nodes.Upper(); ++i) {
            TopoDS_Vertex v = BRepBuilderAPI_MakeVertex(nodes(i));
            auto ais = new AIS_Shape(v);
            ais->SetColor(Quantity_NOC_RED1);
            context->Display(ais, false);
            vertexMarkers.push_back(ais);
        }

        aisTriangulation = new AIS_Triangulation(triangulation);
        aisTriangulation->SetTransparency(0.4f);
        context->Display(aisTriangulation, true);
    }
};