算法 – 如何在方格上创建分支脉/河状结构

Lua 前端之家
前端之家收集整理的这篇文章主要介绍了算法 – 如何在方格上创建分支脉/河状结构，前端之家小编觉得挺不错的，现在分享给大家，也给大家做个参考。
我试图在程序上产生一些河流.

我有一个平面(没有高程概念)方格作为基础,并希望在其上绘制一个分支结构,如图所示.

你能分享一下可以用来完成的步骤吗？

我不是在寻找最快的实现,因为没有实时生成,但更简单的实现将是首选. Lua是我的语言,但任何事都可以.

更多的东西：

>形状应该是算法生成的.
>形状应该是
使用种子值可控制.

解决方法

我认为生成河流是一种落后的方法,因为你需要根据它们的形状调整很多东西,这将很难.我会创建随机地形高度图并从中提取特征(如在现实世界中),这更容易且更接近现实.在最终地图中,您忽略高度并使用平面高度(如果您真的想要平面地图).以下是您可以从高度图中提取的一些内容：

>河流和湖泊

通过播种随机高海拔点并沿着它下坡到海平面或地图边缘.
>植被或地面

从坡度和高度,你可以确定地面是沙子,泥土,岩石.如果有树木,灌木丛,草地或其他什么.

在这里看看这个QA：random island generator

和一些河流概述：

调整地形生成的方式也会影响河流形状(无需仅生成岛屿).

种子也在为这种方法工作.

[Edit1]承诺C代码

这基本上生成随机高度图然后种子和下坡跟随河流(如果地形块下坡流动,湖泊会自动生成).地形类型也由坡度和高度确定.

  1. //---------------------------------------------------------------------------
  2. picture pic;
  3. //---------------------------------------------------------------------------
  4. void map_random(int _xs,int _ys)
  5.     {
  6.     // config
  7.     int   h0=-1000,h1=3000;     // [m] terrain elevation range
  8.     int   h_water= 0;           // [m] sea level
  9.     int   h_sand=15;            // [m] sand level
  10.     int   h_evergreen=1500;     // [m] evergreen level
  11.     int   h_snow=2000;          // [m] snow level
  12.     int   h_rock=1800;          // [m] mountine rock level
  13.     float a_rock=60.0;          // [deg] mountine rock slope
  14.     float d_pixel=35.0;         // [m] pixel size
  15.     int   d_river_w=5;          // [pixel] river max width
  16.     int   d_river_l=150;        // [pixel] river base length per width increase
  17.     bool _island=true;
  18.  
  19.     // types
  20.     enum _cover_enum
  21.         {
  22.         _cover_none=0,_cover_water,// sea
  23.         _cover_snow,_covers,_cover_shift=0,_cover_mask=15,};
  24.     DWORD _cover[_covers]=
  25.         {
  26.         //  RRGGBB
  27.         0x00000000,// none
  28.         0x00003080,// watter (sea)
  29.         0x00EEEEEE,// snow
  30.         };
  31.     enum _terrain_enum
  32.         {
  33.         _terrain_dirt=0,_terrain_sand,_terrain_rock,_terrain_water,// streams,rivers,lakes
  34.         _terrain_temp,// temp
  35.         _terrains,_terrain_shift=4,_terrain_mask=15,};
  36.     DWORD _terrain[_terrains]=
  37.         {
  38.         //  RRGGBB
  39.         0x00301510,// dirt
  40.         0x00EEC49A,// sand
  41.         0x006F6F6F,// rock
  42.         0x00006080,// water (streams,lakes)
  43.         0x00006080,// temp
  44.         };
  45.     enum _flora_enum
  46.         {
  47.         _flora_none=0,_flora_grass,_flora_hardwood,_flora_evergreen,_flora_deadwood,_floras,_flora_shift=8,_flora_mask=15,};
  48.     DWORD _flora[_floras]=
  49.         {
  50.         //  RRGGBB
  51.         0x00000000,// none
  52.         0x007F7F3F,// grass
  53.         0x001FFF1F,// hardwood
  54.         0x00007F00,// evergreen
  55.         0x007F3F1F,// deadwood
  56.         };
  57.  
  58.     // variables
  59.     float a,b,da; int c,t,f;
  60.     int x,y,z,xx,yy,mxs,mys,dx,dy,dx2,dy2,r,r2,ix,l;
  61.     int xh1,yh1;    // topest hill position
  62.     int **ter=NULL,**typ=NULL;
  63.     Randomize();
  64.     // align resolution to power of 2
  65.     for (mxs=1;mxs+1<_xs;mxs<<=1); if (mxs<3) mxs=3;
  66.     for (mys=1;mys+1<_ys;mys<<=1); if (mys<3) mys=3;
  67.     ter=new int*[mys+1]; for (y=0;y<=mys;y++) ter[y]=new int[mxs+1];
  68.     typ=new int*[mys+1]; for (y=0;y<=mys;y++) typ[y]=new int[mxs+1];
  69.  
  70.     // [Terrain]
  71.     for (;;)
  72.         {
  73.         // diamond & square random height map -> ter[][]
  74.         dx=mxs; dx2=dx>>1; r=(mxs+mys)<<1;          // init step,half step and randomness
  75.         dy=mys; dy2=dy>>1; r2=r>>1;
  76.         // set corners values
  77.         if (_island)
  78.             {
  79.             t=-r2;
  80.             ter[  0][  0]=t;
  81.             ter[  0][mxs]=t;
  82.             ter[mys][  0]=t;
  83.             ter[mys][mxs]=t;
  84.             ter[dy2][dx2]=r+r;  // top of central hill
  85.             }
  86.         else{
  87.             ter[  0][  0]=Random(r);
  88.             ter[  0][mxs]=Random(r);
  89.             ter[mys][  0]=Random(r);
  90.             ter[mys][mxs]=Random(r);
  91.             }
  92.         for (;dx2|dy2;dx=dx2,dx2>>=1,dy=dy2,dy2>>=1)    // subdivide step until full image is filled
  93.             {
  94.             if (!dx) dx=1;
  95.             if (!dy) dy=1;
  96.             // diamond (skip first one for islands)
  97.             if ((!_island)||(dx!=mxs))
  98.              for (y=dy2,yy=mys-dy2;y<=yy;y+=dy)
  99.               for (x=dx2,xx=mxs-dx2;x<=xx;x+=dx)
  100.                ter[y][x]=((ter[y-dy2][x-dx2]+ter[y-dy2][x+dx2]+ter[y+dy2][x-dx2]+ter[y+dy2][x+dx2])>>2)+Random(r)-r2;
  101.             // square
  102.             for (y=dy2,yy=mys-dy2;y<=yy;y+=dy)
  103.              for (x=dx,xx=mxs-dx ;x<=xx;x+=dx)
  104.               ter[y][x]=((ter[y][x-dx2]+ter[y][x+dx2]+ter[y-dy2][x]+ter[y+dy2][x])>>2)+Random(r)-r2;
  105.             for (y=dy,yy=mys-dy ;y<=yy;y+=dy)
  106.              for (x=dx2,xx=mxs-dx2;x<=xx;x+=dx)
  107.               ter[y][x]=((ter[y][x-dx2]+ter[y][x+dx2]+ter[y-dy2][x]+ter[y+dy2][x])>>2)+Random(r)-r2;
  108.             for (x=dx2,xx=mxs-dx2;x<=xx;x+=dx)
  109.                 {
  110.                 y=  0; ter[y][x]=((ter[y][x-dx2]+ter[y][x+dx2]+ter[y+dy2][x])/3)+Random(r)-r2;
  111.                 y=mys; ter[y][x]=((ter[y][x-dx2]+ter[y][x+dx2]+ter[y-dy2][x])/3)+Random(r)-r2;
  112.                 }
  113.             for (y=dy2,yy=mys-dy2;y<=yy;y+=dy)
  114.                 {
  115.                 x=  0; ter[y][x]=((ter[y][x+dx2]+ter[y-dy2][x]+ter[y+dy2][x])/3)+Random(r)-r2;
  116.                 x=mxs; ter[y][x]=((ter[y][x-dx2]+ter[y-dy2][x]+ter[y+dy2][x])/3)+Random(r)-r2;
  117.                 }
  118.             if (_island)
  119.                 {
  120.                 // recompute middle position after first pass so there can be more central hills
  121.                 if (dx==mxs) ter[dy2][dx2]=Random(r2);
  122.                 // adjust border to underwatter
  123.                 for (y=0;y<=mys;y+=dy2) { ter[y][0]=t; ter[y][mxs]=t; }
  124.                 for (x=0;x<=mxs;x+=dx2) { ter[0][x]=t; ter[mys][x]=t; }
  125.                 }
  126.             // adjust randomness
  127.             r>>=1; if (r<2) r=2; r2=r>>1;
  128.             }
  129.         // rescale to <h0,h1>
  130.         xx=ter[0][0]; yy=xx;
  131.         for (y=0;y<=mys;y++)
  132.          for (x=0;x<=mxs;x++)
  133.             {
  134.             z=ter[y][x];
  135.             if (xx>z)  xx=z;
  136.             if (yy<z){ yy=z; xh1=x; yh1=y; }
  137.             }
  138.         for (y=0;y<=mys;y++)
  139.          for (x=0;x<=mxs;x++)
  140.           ter[y][x]=h0+(((ter[y][x]-xx)*(h1-h0))/(yy-xx));
  141.         // test for correctness
  142.         if (_island)
  143.             {
  144.             l=0;
  145.             for (x=0;x<=mxs;x++) { if (ter[0][x]>h_water) l++; if (ter[mys][x]>h_water) l++; }
  146.             for (y=0;y<=mys;y++) { if (ter[y][0]>h_water) l++; if (ter[y][mxs]>h_water) l++; }
  147.             if (l>1+((mxs+mys)>>3)) continue;
  148.             }
  149.         break;
  150.         }
  151.  
  152.     // [Surface]
  153.     for (y=0;y<mys;y++)
  154.      for (x=0;x<mxs;x++)
  155.         {
  156.         z=ter[y][x];
  157.         // max slope [deg]
  158.         a=atan2(ter[y][x+1]-z,d_pixel);
  159.         b=atan2(ter[y+1][x]-z,d_pixel);
  160.         if (a<b) a=b; a*=180.0/M_PI;
  161.  
  162.         c=_cover_none;
  163.         if (z<=h_water) c=_cover_water;
  164.         if (z>=h_snow ) c=_cover_snow;
  165.  
  166.         t=_terrain_dirt;
  167.         if (z<=h_sand)  t=_terrain_sand;
  168.         if (z>=h_rock)  t=_terrain_rock;
  169.         if (a>=a_rock)  t=_terrain_rock;
  170.  
  171.         f=_flora_none;
  172.         if (t==_terrain_dirt)
  173.             {
  174.             r=Random(100);
  175.             if (r>10) f=_flora_grass;
  176.             if (r>50)
  177.                 {
  178.                 if (z>h_evergreen) f=_flora_evergreen;
  179.                 else{
  180.                     r=Random(h_evergreen);
  181.                     if (r<=z) f=_flora_evergreen;
  182.                     else      f=_flora_hardwood;
  183.                     }
  184.                 }
  185.             if (r<5) f=_flora_deadwood;
  186.             }
  187.         typ[y][x]=(c<<_cover_shift)|(t<<_terrain_shift)|(f<<_flora_shift);
  188.         }
  189.  
  190.     // [Rivers]
  191.     for (ix=10+Random(5),a=0.0,da=2.0*M_PI/float(ix);ix;ix--)
  192.         {
  193.         // random start around topest hill
  194.         a+=da*(0.75+(0.50*Random()));
  195.         for (l=0;l<10;l++)
  196.             {
  197.             b=Random(mxs>>3);
  198.             x=xh1; x+=float(b*cos(a));
  199.             y=yh1; y+=float(b*sin(a));
  200.             if ((x<1)||(x>=mxs)) continue;
  201.             if ((y<1)||(y>=mys)) continue;
  202.             if (typ[y][x]&0x00F==_cover_water) continue;
  203.             l=-1;
  204.             break;
  205.             } if (l>=0) continue; // safety check
  206.         for (l=0,r2=0;;)
  207.             {
  208.             // stop on map edge
  209.             if ((x<=0)||(x>=mxs-1)||(y<=0)||(y>=mys-1)) break;
  210.             // decode generated surface
  211.             r=typ[y][x];
  212.             c=(r>>  _cover_shift)&  _cover_mask;
  213.             t=(r>>_terrain_shift)&_terrain_mask;
  214.             f=(r>>  _flora_shift)&  _flora_mask;
  215.             // stop if reached sea
  216.             if (c==_cover_water) break;
  217.             // insert river dot radius = r2
  218.             dx=x-r2; if (dx<0) dx=0; dx2=x+r2; if (dx2>=mxs) dx2=mxs-1;
  219.             dy=y-r2; if (dy<0) dy=0; dy2=y+r2; if (dy2>=mys) dy2=mys-1;
  220.             for (yy=dy;yy<=dy2;yy++)
  221.              for (xx=dx;xx<=dx2;xx++)
  222.               if (((xx-x)*(xx-x))+((yy-y)*(yy-y))<=r2*r2)
  223.                if (((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)
  224.                 typ[yy][xx]=(typ[yy][xx]&0x00F)|(_terrain_temp<<_terrain_shift);
  225.             // step to smalest elevation neighbor
  226.             dx=x;   dy=y; z=h1; typ[y][x]=(typ[y][x]&0x00F)|(_terrain_water<<_terrain_shift); xx=x; yy=y;
  227.             xx--; r=ter[yy][xx]; if ((z>=r)&&(((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)) { z=r; dx=xx; dy=yy; }
  228.             yy--; r=ter[yy][xx]; if ((z>=r)&&(((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)) { z=r; dx=xx; dy=yy; }
  229.             xx++; r=ter[yy][xx]; if ((z>=r)&&(((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)) { z=r; dx=xx; dy=yy; }
  230.             xx++; r=ter[yy][xx]; if ((z>=r)&&(((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)) { z=r; dx=xx; dy=yy; }
  231.             yy++; r=ter[yy][xx]; if ((z>=r)&&(((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)) { z=r; dx=xx; dy=yy; }
  232.             yy++; r=ter[yy][xx]; if ((z>=r)&&(((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)) { z=r; dx=xx; dy=yy; }
  233.             xx--; r=ter[yy][xx]; if ((z>=r)&&(((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)) { z=r; dx=xx; dy=yy; }
  234.             xx--; r=ter[yy][xx]; if ((z>=r)&&(((typ[yy][xx]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)!=_terrain_water)) { z=r; dx=xx; dy=yy; }
  235.             if ((dx==x)&&(dy==y))
  236.                 {
  237.                 // handle invalid path or need for a lake!!!
  238.                 if (dx>mxs>>1) dx++; else dx--;
  239.                 if (dy>mys>>1) dy++; else dy--;
  240.                 }
  241.             x=dx; y=dy;
  242.             // increase river volume with length
  243.             l++; if (l>d_river_l*(r2+1)) { l=0; if (r2<d_river_w) r2++; }
  244.             }
  245.         // make merging of rivers possible
  246.         for (y=0;y<=mys;y++)
  247.          for (x=0;x<=mxs;x++)
  248.           if (((typ[y][x]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)==_terrain_water)
  249.            typ[y][x]=(typ[y][x]&0x00F)|(_terrain_temp<<_terrain_shift);
  250.         }
  251.     for (y=0;y<=mys;y++)
  252.      for (x=0;x<=mxs;x++)
  253.       if (((typ[y][x]>>_terrain_shift)&_terrain_mask)==_terrain_temp)
  254.        typ[y][x]=(typ[y][x]&0x00F)|(_terrain_water<<_terrain_shift);
  255.  
  256.  
  257.     // [copy data] rewrite this part to suite your needs
  258.     for (y=1;y<_ys;y++)
  259.      for (x=1;x<_xs;x++)
  260.         {
  261.         float nx,ny,nz,x0,y0,z0,x1,y1,z1;
  262.         // (nx,nz) = surface normal
  263.         nx=0.0;      ny=0.0; nz=ter[y][x];
  264.         x0=-d_pixel; y0=0.0; z0=ter[y][x-1];
  265.         x1=0.0; y1=-d_pixel; z1=ter[y-1][x];
  266.         x0-=nx; x1-=nx;
  267.         y0-=ny; y1-=ny;
  268.         z0-=nz; z1-=nz;
  269.         nx=(y0*z1)-(z0*y1);
  270.         ny=(z0*x1)-(x0*z1);
  271.         nz=(x0*y1)-(y0*x1);
  272.         x0=1.0/sqrt((nx*nx)+(ny*ny)+(nz*nz));
  273.         nx*=x0;
  274.         ny*=x0;
  275.         nz*=x0;
  276.         // z = ambient light + normal shading
  277.         nz=(+0.7*nx)+(-0.7*ny)+(+0.7*nz);
  278.         if (nz<0.0) nz=0.0;
  279.         nz=255.0*(0.2+(0.8*nz)); z=nz;
  280.         // r = base color
  281.         r=typ[y][x];
  282.         c=(r>>  _cover_shift)&  _cover_mask;
  283.         t=(r>>_terrain_shift)&_terrain_mask;
  284.         f=(r>>  _flora_shift)&  _flora_mask;
  285.                r=_terrain[t];
  286.         if (c) r=  _cover[c];
  287.         if (f){ if (c) r|=_flora[f]; else r=_flora[f]; };
  288.         // sea color is depending on depth not surface normal
  289.         if (c==_cover_water) z=256-((ter[y][x]<<7)/h0);
  290.         // apply lighting z to color r
  291.         yy=int(r>>16)&255; yy=(yy*z)>>8; if (yy>255) yy=255; r=(r&0x0000FFFF)|(yy<<16);
  292.         yy=int(r>> 8)&255; yy=(yy*z)>>8; if (yy>255) yy=255; r=(r&0x00FF00FF)|(yy<< 8);
  293.         yy=int(r    )&255; yy=(yy*z)>>8; if (yy>255) yy=255; r=(r&0x00FFFF00)|(yy    );
  294.         // set pixel to target image
  295.         pic.p[y][x].dd=r;
  296.         }
  297.  
  298.     // free ter[][],typ[][]
  299.     for (y=0;y<=mys;y++) delete[] ter[y]; delete[] ter; ter=NULL;
  300.     for (y=0;y<=mys;y++) delete[] typ[y]; delete[] typ; typ=NULL;
  301.     }
  302. //---------------------------------------------------------------------------

该代码基于我所链接的答案中的代码,但具有附加功能(包括河流).我使用自己的图片类图片,所以一些成员是：

> xs,ys图像大小(以像素为单位)
> p [y] [x] .dd是(x,y)位置的像素,为32位整数类型
>清晰(颜色) – 清除整个图像
> resize(xs,ys) – 将图像调整为新分辨率
> bmp – VCL封装了带Canvas访问的GDI Bitmap

您可以调整Diamond& Square中的调整随机性以更改地形平滑度.高度限制和阈值也可以被篡改.

为了实现像河流这样的更多的增长,在群集中种植更多的起始点,以便它们能够及时合并到单个或更多的河流中.

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