二叉树递归分形，牛顿分形图案-阿里云开发者社区

1. 牛顿分形(Newton Fractal)
在复数域上使用牛顿迭代生成分形图像，函数公式F(z) = z^3 – 1在复数域上面有
三个根，一个是1，另外两个分别是复数-0.5+0.87i 与 -0.5 – 0.87i根据计算出来根
的值不同转换为RGB三种不同的颜色，根据迭代次数的多少设置颜色值的大小，

即颜色强度。

2. 曼德布罗特集合分形(Mandelbort Set Fractal) 使用复数函数公式F(z) = z^2 + c其中

c是一个复数

3. 递归分形树 (recursion tree)– 类似二叉树的递归生成树干，同时不断的缩小树干长
度，根据递归次数不同与角度不同可以得到不同的递归分形树，注意Java最大栈
深度是64，过度的归次数可能导致java栈溢出错误。递归次数建议不要超过32.

根据角度不同，可以生成不同的二叉递归树。

牛顿迭代与曼德尔波特分形算法需要复数范围内的加减乘除计算，请先google一下

然后就知道啦。本人实现的复数计算的类如下：

[java]view plaincopy
package com.gloomyfish.fractal;  
  
public class Complex  
{  
  private float real;  
  private float imaginary;  
  
  public Complex(float paramFloat1, float paramFloat2)  
  {  
    this.real = paramFloat1;  
    this.imaginary = paramFloat2;  
  }  
  
  public float real()  
  {  
    return this.real;  
  }  
  
  public float imaginary()  
  {  
    return this.imaginary;  
  }  
  
  public float modulus()  
  {  
    return (float)Math.sqrt(this.real * this.real + this.imaginary * this.imaginary);  
  }  
  
  public boolean equal(Complex paramComplex)  
  {  
    return ((this.real == paramComplex.real()) && (this.imaginary == paramComplex.imaginary()));  
  }  
  
  public Complex add(Complex paramComplex)  
  {  
    return new Complex(this.real + paramComplex.real(), this.imaginary + paramComplex.imaginary());  
  }  
  
  public Complex subtract(Complex paramComplex)  
  {  
    return new Complex(this.real - paramComplex.real(), this.imaginary - paramComplex.imaginary());  
  }  
  
  public Complex multiply(Complex paramComplex)  
  {  
    return new Complex(this.real * paramComplex.real() - (this.imaginary * paramComplex.imaginary()), this.real * paramComplex.imaginary() + this.imaginary * paramComplex.real());  
  }  
  
  public Complex divide(Complex paramComplex)  
  {  
    float f1 = paramComplex.real() * paramComplex.real() + paramComplex.imaginary() * paramComplex.imaginary();  
    float f2 = (this.real * paramComplex.real() + this.imaginary * paramComplex.imaginary()) / f1;  
    float f3 = (this.imaginary * paramComplex.real() - (this.real * paramComplex.imaginary())) / f1;  
  
    return new Complex(f2, f3);  
  }  
  
  public String toString()  
  {  
    String str = (this.imaginary >= 0.0F) ? "+" : "-";  
    return this.real + str + Math.abs(this.imaginary) + "i";  
  }  
}  

牛顿分形的算法代码如下：

[java]view plaincopy
package com.gloomyfish.fractal;  
  
public class NewtonFractal extends Fractal {  
    private static final Complex ONE = new Complex(1.0F, 0.0F);  
    private static final Complex THREE = new Complex(3.0F, 0.0F);  
    public NewtonFractal(int widthImage, int heightImage) {  
        super(widthImage, heightImage);  
          
        // default start point and end point  
        // primary group,   
        this.x1 = -1.0f;  
        this.y1 = -1.0f;  
        this.x2 = 1.0f;  
        this.y2 = 1.0f;  
          
        // second group  
        //  this.x1 = -3.0f;  
        //  this.y1 = -1.76f;  
        //  this.x2 = 3.0f;  
        //  this.y2 = 1.76f;  
        // end comment  
          
    }  
  
    @Override  
    public void BuildFractal() {  
        int[] inPixels = new int[getWidth()*getHeight()];  
        getRGB(fractalImage, 0, 0, getWidth(), getHeight(), inPixels );  
        int index = 0;  
        float xDelta = ((x2 - x1) / (float)width);  
        float yDelta = ((y2 - y1) / (float)height);  
        for(int row=0; row<height; row++) {  
            int ta = 0, tr = 0, tg = 0, tb = 0;  
            for(int col=0; col<width; col++) {  
                Complex localComplex2;  
                float f1 = this.x1 + col * xDelta;  
                float f2 = this.y2 - (row * yDelta);  
                Complex localComplex1 = new Complex(f1, f2);  
  
                int k = 0;  
                do {  
                  Complex localComplex3 = localComplex1.multiply(localComplex1);  
                  Complex localComplex4 = localComplex3.multiply(localComplex1);  
  
                  localComplex2 = localComplex1;  
                  localComplex1 = localComplex1.subtract(localComplex4.subtract(ONE).divide(THREE.multiply(localComplex3)));  
                }  
  
                while ((++k < MAX_ITERS) && (!(localComplex1.equal(localComplex2))));  
  
                int l = 20 * k % 10; // keep value scope between 0 and 255  
  
                // if root is 1 then  
                if (localComplex1.real() > 0.0F)  
                {  
                    tr = tg = l;  
                    tb = 255;  
                }  
                  
                // if root is second complex = -0.5+0.87i  
                else if (localComplex1.imaginary() > 0.0F)  
                {  
                    tr = tb = l;  
                    tg = 255;  
                }  
                else  
                {  
                  tr = 255;  
                  tg = tb = l;  
                }  
                  
                index = row * width + col;  
                ta = 255;  
                inPixels[index] = (ta << 24) | (tr << 16) | (tg << 8) | tb;  
            }  
        }  
        setRGB(fractalImage, 0, 0, getWidth(), getHeight(), inPixels);  
    }  
  
}  

曼德尔波特分形算法如下：

[java]view plaincopy
package com.gloomyfish.fractal;  
  
public class MandelbrotSetFractal extends Fractal {  
    private float delta = 0.01f;  
    public MandelbrotSetFractal(int widthImage, int heightImage) {  
        super(widthImage, heightImage);  
        this.delta = 0.01F;  
        this.x1 = (-(this.width / 2) * this.delta);  
        this.y1 = (-(this.height / 2) * this.delta);  
        this.x2 = (-this.x1);  
        this.y2 = (-this.y1);  
    }  
  
    @Override  
    public void BuildFractal() {  
        int[] inPixels = new int[getWidth()*getHeight()];  
        getRGB(fractalImage, 0, 0, getWidth(), getHeight(), inPixels );  
        int index = 0;  
        for(int row=0; row<height; row++) {  
            int ta = 0, tr = 0, tg = 0, tb = 0;  
            float f1 = y2 - (row * delta);  
            for(int col=0; col<width; col++) {  
                float f5;  
                int i1;  
                float f2 = x1 + col * delta;  
                Complex localComplex1 = new Complex(f2, f1);  
                Complex localComplex2 = new Complex(0.0F, 0.0F);  
  
                int k = 0;  
                int l = 0;  
                do  
                {  
                  localComplex2 = localComplex2.multiply(localComplex2).add(localComplex1);  
                  f5 = localComplex2.modulus();  
                  k = (f5 > 2.0F) ? 1 : 0; }  
                while ((++l < 32) && (k == 0));  
  
                index = row * width + col;  
                if (k != 0) {  
                  i1 = 255 - (255 * l / 32);  
                  i1 = Math.min(i1, 240);  
                  tr = tg = tb = i1;  
                }  
                else  
                {  
                  i1 = (int)(100.0F * f5) / 2 + 1;  
  
                  int i2 = 101 * i1 & 0xFF;  
                  int i3 = 149 * i1 & 0xFF;  
                  int i4 = 199 * i1 & 0xFF;  
                  tr = i2;  
                  tg = i3;  
                  tb = i4;  
                }  
                  
                ta = 255;  
                inPixels[index] = (ta << 24) | (tr << 16) | (tg << 8) | tb;  
            }  
        }  
        setRGB(fractalImage, 0, 0, getWidth(), getHeight(), inPixels);  
    }  
  
}  

递归分形树代码如下：

[java]view plaincopy
package com.gloomyfish.fractal;  
  
import java.awt.BorderLayout;  
import java.awt.Color;  
import java.awt.Dimension;  
import java.awt.Font;  
import java.awt.FontFormatException;  
import java.awt.Graphics;  
import java.awt.Graphics2D;  
import java.awt.RenderingHints;  
import java.io.IOException;  
import java.io.InputStream;  
import java.util.Date;  
  
import javax.swing.JComponent;  
import javax.swing.JFrame;  
  
public class FractalTree extends JComponent {  
      
    /** 
     *  
     */  
    private static final long serialVersionUID = 8812325148970066491L;  
  
    private int maxRecursions = 8; //never make this too big or it'll take forever  
    private double angle = 0.2 * Math.PI; //angle in radians  
    private double shrink = 1.8; //relative size of new branches  
    public FractalTree() {  
        super();  
    }  
    protected void paintComponent(Graphics g) {  
        Graphics2D g2 = (Graphics2D) g;  
        g2.setRenderingHint(RenderingHints.KEY_ANTIALIASING, RenderingHints.VALUE_ANTIALIAS_ON);  
        g2.setPaint(Color.WHITE);  
        g2.fillRect(0, 0, 400, 400);  
        renderTree(g2);  
        g2.setPaint(Color.RED);  
        try {  
            g2.setFont(loadFont());  
        } catch (FontFormatException e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        } catch (IOException e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        }  
        g2.drawString("Created by Gloomyfish " + new Date(System.currentTimeMillis()), 10, 320);  
    }  
      
    /** 
     * create fractal tree using recursion 
     * @param Graphics2D g2 
     */  
    private void renderTree(Graphics2D g2) {  
        g2.setPaint(new Color(128, 96, 64));  
        recursion(400.0d / 2.0d, 400.0d -1.0d, 0.0d, -1.0d, 400.0d / 2.3d, 0, g2);  
    }  
      
    // http://www.cg.info.hiroshima-cu.ac.jp/~miyazaki/knowledge/teche31.html  
    void recursion(double posX, double posY, double dirX, double dirY, double size, int n, Graphics2D g2)  
    {  
        int x1, x2, y1, y2;  
        x1 = (int)posX;  
        y1 = (int)posY;  
        x2 = (int)(posX + size * dirX);  
        y2 = (int)(posY + size * dirY);  
        g2.drawLine(x1, y1, x2, y2);  
  
        if(n >= maxRecursions) return;  
        double posX2, posY2, dirX2, dirY2, size2;  
        int n2;  
          
        // calculate the new start point coordinate  
        posX2 = posX + size * dirX;  
        posY2 = posY + size * dirY;  
        size2 = size / shrink; // make different length of line.  
        n2 = n + 1;  
          
        // rotate angle and get the new directX, directY  
        // http://www.jimloy.com/geometry/trigz.htm  
        // sin(theta + angle) = sin(theta) * cos(angle) + cos(theta) * sin(angle)  
        // cos(theta + angle) = -sin(angle) * sin(theta) + cos(theta) * cos(angle)  
        dirX2 = Math.cos(angle) * dirX + Math.sin(angle) * dirY;  
        dirY2 = -Math.sin(angle) * dirX + Math.cos(angle) * dirY;  
        recursion(posX2, posY2, dirX2, dirY2, size2, n2, g2);  
          
        dirX2 = Math.cos(-angle) * dirX + Math.sin(-angle) * dirY;  
        dirY2 = -Math.sin(-angle) * dirX + Math.cos(-angle) * dirY;  
        recursion(posX2, posY2, dirX2, dirY2, size2, n2, g2);  
    }  
      
    /** 
     * http://en.wikipedia.org/wiki/Mandelbrot_set 
     * http://www.urbanfonts.com/fonts/sans-serif-fonts.htm 
     * @return 
     * @throws FontFormatException 
     * @throws IOException 
     */  
    public Font loadFont() throws FontFormatException, IOException{  
        String fontFileName = "AMERSN.ttf";  
        InputStream is = this.getClass().getResourceAsStream(fontFileName);  
        Font actionJson = Font.createFont(Font.TRUETYPE_FONT, is);  
        Font actionJsonBase = actionJson.deriveFont(Font.BOLD, 12);  
        return actionJsonBase;  
    }  
      
    public static void main(String[] args) {  
        JFrame frame = new JFrame("Fractal Tree UI - GloomyFish");  
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);  
        frame.getContentPane().setLayout(new BorderLayout());  
          
        // Display the window.  
        frame.getContentPane().add(new FractalTree(), BorderLayout.CENTER);  
        frame.setPreferredSize(new Dimension(450,400));  
        frame.pack();  
        frame.setVisible(true);  
    }  
}  

二叉树递归分形，牛顿分形图案

热门文章

最新文章

相关电子书

热门

活动广场

任务中心

开发者评测

高校计划

乘风者计划

训练营

阿里云MVP

话题

直播

下载

镜像站

技术资料

插件

二叉树递归分形，牛顿分形图案

热门文章

最新文章

相关电子书