编程模拟自然(三)：更好的静态树算法-优快云博客

本文介绍了一个程序渲染树木的实验过程，包括观察与思考、作出假设、制定计划到实践检验等阶段，最终通过代码实现了不同形态的桂树绘制。

序

　　旧言月中有桂，有蟾蜍，故异书言，月桂高五百丈，下有一人常斫之，树创随合。　

　　（前情提要：元通过天阙裂缝离开了 Ta 所在的世界...）　　

　　“汪...”一声猿啸从天际传来。

　　吴刚抬头看了看天，没有发现什么，只当是出现了幻听。

第零章提出问题

　　正确地观察与思考，并发现问题，是追求机会至关重要的条件。

　　元来到这个世界已经好多天了，一直无法进入桂树百丈范围。

　　元在伊甸园里种过树，通过仔细观察，Ta 发现桂树是另外一种生长方式。

图3-1 程序渲染随机树

　　“这颗树的全称为 Graphics User Interface Tree，中文简称：桂树。”

第一章作出假设

　　每个树枝都是一个独立的结点，它可以向上再生长 n 个树枝结点。

　　“嗯，一定是这样的。”元不忘科学的探究方法需要自我肯定。

图3-2 较少枝干的树

　　“这颗树的结点分支比较少。”

第二章制定计划

　　提出在未来一定时期内要达到的目标以及实现目标的方案途径。

　　树枝生长步骤

　　首先，长出第一个树枝（树干）

　　然后，每个树枝的顶部长出不少于一个树枝

　　其中，每个树枝的粗为上一层 0.618 倍，长度为上一层的 0.618*random(1) 倍

　　最终，重复第二步，直至树枝不能更细，或者迭代深度达到上限

图3-3 光秃的树

　　“计划里可没让树长花儿。”

第三章实践检验

　　实践是检验真理的唯一标准。

　　每个树枝的顶部用一个向量表示，生长出的子树枝旋转一定角度并改变模长即可。

Imports System.Numerics
Imports EDGameEngine.Core.Utilities
''' <summary>
''' 树节点
''' </summary>
Public Class TreeNode
    ''' <summary>
    ''' 相对位置
    ''' </summary>
    Public Property Location As Vector2
    ''' <summary>
    ''' 绝对位置
    ''' </summary>
    Public Property RealLocation As Vector2
    ''' <summary>
    ''' 长度
    ''' </summary>
    Public Property Length As Single
    ''' <summary>
    ''' 层级
    ''' </summary>
    Public Property Rank As Integer
    ''' <summary>
    ''' 父级
    ''' </summary>
    Public Property Parent As TreeNode
    ''' <summary>
    ''' 子集
    ''' </summary>
    Public Property Children As New List(Of TreeNode)
    ''' <summary>
    ''' 花集
    ''' </summary>
    Public Property Flowers As New List(Of Flower)
    ''' <summary>
    ''' 中折角度
    ''' </summary>
    Public Property MidRotateAngle As Single
    ''' <summary>
    ''' 生长比例
    ''' </summary>
    Public Property Percent As Single
    ''' <summary>
    ''' 凋零比例
    ''' </summary>
    Public Property DiePercent As Single

    Public Shared Property Rnd As New Random

    ''' <summary>
    ''' 创建并初始化一个实例
    ''' </summary>
    Public Sub New(location As Vector2, length As Single, rank As Integer)
        Me.Location = location
        Me.Location.SetMag(length)
        Me.Length = length
        Me.Rank = rank
        Me.MidRotateAngle = CSng(Rnd.NextDouble)
    End Sub
End Class