図形を描く

導入

Pharo で図形を描いてみます。Pharo は Smalltalk 処理系の一つですが、Smalltalk は Lisp 言語と LOGO 言語の影響を強く受けているオブジェクト指向言語です。LOGO のようにタートルを実装し、いろいろな図形を描いてみます。

FractalMorph クラス

まずは FractalMorph クラスからです。このクラスはタートルの機能を実装します。

BorderedMorph subclass: #FractalMorph
	instanceVariableNames: 'location angle'
	classVariableNames: ''
	package: 'PBE-Fractal'

FractalMorph は BorderedMorph のサブクラスとします。インスタンス変数は location と angle を持ちます。location はタートルの置き場所であり、angle はタートルが向いている方向を表します。タートルの向きの指定は度数法ですが、angle は弧度法（ラジアン）で持つようにします。

accessing プロトコルメソッド

インスタンス変数を参照するメソッド群を実装します。

angle
	^ angle

location
	^ location

drawing プロトコルメソッド

タートルを操作するメソッド群を実装します。回転するメソッドはタートルが回転するだけで線は描画しませんが、タートルが前進するメソッドは線を描画します。

forward: amountOfMovement
	| x y newLocation |
	x := angle cos * amountOfMovement.
	y := angle sin * amountOfMovement.
	newLocation := x @ y translateBy: self location.
	self
		addMorph:
			(LineMorph
				from: self location
				to: newLocation
				color: Color yellow
				width: 2).
	self location: newLocation

turnLeft: degree
	self turnRight: degree negated

turnRight: degree
	self angle: self angle + (2 * Float pi * degree / 360)

initializing プロトコルメソッド

自身のオブジェクトを初期化するメソッドを実装します。

initialize
	super initialize.
	self angle: 0.
	self location: self center

protected プロトコルメソッド

自身とサブクラスからのみ使用して欲しいメソッドを実装します。

angle: radian
	angle := radian

location: point
	location := point

overrides プロトコルメソッド

このプロトコル内にはオーバーライドしているメソッドが自動的にカテゴライズされます。これから図形を描画するサブクラスを実装しますが、そのサブクラスでオーバーライドされているメソッドも含みます。以下がオーバーライドされているメソッド群です。

angle
angle:
forward:
initialize
location
location:
turnLegt:
turnRight:

実際に図形を描画するオブジェクトを実装する。

FractalMorph オブジェクトだけでは図形は何も描画できません。具体的に図形を描画するオブジェクト（これを「特化」といいます）を実装していきます。

KochMorph

KochMorph は、コッホ曲線を描画するオブジェクトです。スーパークラスは先程実装した FractalMorph です。

FractalMorph subclass: #KochMorph
	instanceVariableNames: ''
	classVariableNames: ''
	package: 'PBE-Fractal'

drawing プロトコルメソッド

コッホ曲線を描画するメソッドを実装します。

drawKoch: n
	| nn |
	n > 7
		ifTrue: [ nn := n / 3.
			self drawKoch: nn.
			self turnLeft: 60.
			self drawKoch: nn.
			self turnLeft: -120.
			self drawKoch: nn.
			self turnLeft: 60.
			self drawKoch: nn ]
		ifFalse: [ self forward: 20 ]

initializing プロトコルメソッド

自身を初期化するメソッドです。

initialize
	super initialize.
	self extent: 800 @ 300.
	self location: 100 @ 200.
	self drawKoch: 100

実行

Playground で以下を do-it します。

KochMorph new openInWorld

こんな Morph を表示します。

TriangleMorph

TriangleMorph は小さい三角形をたくさん描画して大きな三角形を描画ます。インスタンス変数に lengthOfSide を持ちます。描画する三角形の一辺の長さ持ちます。スーパークラスは FractalMorph です。

FractalMorph subclass: #TriangleMorph
	instanceVariableNames: 'lengthOfSide'
	classVariableNames: ''
	package: 'PBE-Fractal'

accessing プロトコルメソッド

インスタンス変数を参照するメソッド群を実装します。

halfLengthOfSide
	^(self lengthOfSide / 2) rounded

heightOfTriangle
	^ (self halfLengthOfSide * 3 sqrt) rounded

lengthOfSide
	^lengthOfSide

lengthOfSide: newLength
	lengthOfSide := newLength

constants プロトコルメソッド

三角形を何段にするかの定数値を持ちます。値は 5 となっているので五段の三角形を描画します。

stepOfTriangles
	^5

drawing プロトコルメソッド

三角形を描画するメソッドを実装します。

drawTriangle: topPoint
	self angle: 0.
	self location: topPoint.
	self turnRight: 60.
	self forward: self lengthOfSide.
	self turnRight: 120.
	self forward: self lengthOfSide.
	self turnRight: 120.
	self forward: self lengthOfSide

drawTriangleRec1: row top: aPoint 
	row = 0
		ifTrue: [ ^self ].
	self drawTriangleRec2: row top: aPoint.
	self drawTriangleRec1: row - 1 top: (aPoint x + self halfLengthOfSide) @ (aPoint y + self heightOfTriangle)

drawTriangleRec2: row top: aPoint 
	row = 0
		ifTrue: [ ^self ].
	self drawTriangle: aPoint.
	self drawTriangleRec2: row - 1 top: (aPoint x - self halfLengthOfSide) @ (aPoint y + self heightOfTriangle)

initializing プロトコルメソッド

初期化メソッドです。

initialize
	super initialize.
	self extent: 800 @ 800.
	self location: self center x @ 100.
	self lengthOfSide: 100.
	self drawTriangleRec1: self stepOfTriangles top: self location

実行

Playground で以下を do-it します。

TriangleMorph new openInWorld

こんな Morph を表示します。