simgear/math/SGSphere.hxx

   1 // Copyright (C) 2006  Mathias Froehlich - Mathias.Froehlich@web.de
   2 //
   3 // This library is free software; you can redistribute it and/or
   4 // modify it under the terms of the GNU Library General Public
   5 // License as published by the Free Software Foundation; either
   6 // version 2 of the License, or (at your option) any later version.
   7 //
   8 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
   9 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11 // Library General Public License for more details.
  12 //
  13 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  14 // along with this program; if not, write to the Free Software
  15 // Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  16 //
  17
  18 #ifndef SGSphere_H
  19 #define SGSphere_H
  20
  21 template<typename T>
  22 class SGSphere {
  23 public:
  24   SGSphere() :
  25      /*
  26       * Do not initialize _center to save unneeded initialization time.
  27       * Fix 'may be used uninitialized' warnings locally instead
  28       */
  29 //  _center(0.0, 0.0, 0.0),
  30     _radius(-1)
  31   { }
  32   SGSphere(const SGVec3<T>& center, const T& radius) :
  33     _center(center),
  34     _radius(radius)
  35   { }
  36   template<typename S>
  37   explicit SGSphere(const SGSphere<S>& sphere) :
  38     _center(sphere.getCenter()),
  39     _radius(sphere.getRadius())
  40   { }
  41
  42   const SGVec3<T>& getCenter() const
  43   { return _center; }
  44   void setCenter(const SGVec3<T>& center)
  45   { _center = center; }
  46
  47   const T& getRadius() const
  48   { return _radius; }
  49   void setRadius(const T& radius)
  50   { _radius = radius; }
  51   T getRadius2() const
  52   { return _radius*_radius; }
  53
  54   bool empty() const
  55   { return !valid(); }
  56
  57   bool valid() const
  58   { return 0 <= _radius; }
  59
  60   void clear()
  61   { _radius = -1; }
  62
  63   void expandBy(const SGVec3<T>& v)
  64   {
  65     if (empty()) {
  66       _center = v;
  67       _radius = 0;
  68       return;
  69     }
  70
  71     T dist2 = distSqr(_center, v);
  72     if (dist2 <= getRadius2())
  73       return;
  74
  75     T dist = sqrt(dist2);
  76     T newRadius = T(0.5)*(_radius + dist);
  77     _center += ((newRadius - _radius)/dist)*(v - _center);
  78     _radius = newRadius;
  79   }
  80
  81   void expandBy(const SGSphere<T>& s)
  82   {
  83     if (s.empty())
  84       return;
  85
  86     if (empty()) {
  87       _center = s.getCenter();
  88       _radius = s.getRadius();
  89       return;
  90     }
  91
  92     T dist = length(_center - s.getCenter());
  93     if (dist <= SGLimits<T>::min()) {
  94       _radius = SGMisc<T>::max(_radius, s._radius);
  95       return;
  96     }
  97
  98     // already included
  99     if (dist + s.getRadius() <= _radius)
 100       return;
 101
 102     // new one includes all
 103     if (dist + _radius <= s.getRadius()) {
 104       _center = s.getCenter();
 105       _radius = s.getRadius();
 106       return;
 107     }
 108
 109     T newRadius = T(0.5)*(_radius + dist + s.getRadius());
 110     T ratio = (newRadius - _radius) / dist;
 111     _radius = newRadius;
 112
 113     _center[0] += ratio*(s._center[0] - _center[0]);
 114     _center[1] += ratio*(s._center[1] - _center[1]);
 115     _center[2] += ratio*(s._center[2] - _center[2]);
 116   }
 117
 118   void expandBy(const SGBox<T>& box)
 119   {
 120     if (box.empty())
 121       return;
 122
 123     if (empty()) {
 124       _center = box.getCenter();
 125       _radius = T(0.5)*length(box.getSize());
 126       return;
 127     }
 128
 129     SGVec3<T> boxCenter = box.getCenter();
 130     SGVec3<T> corner;
 131     for (unsigned i = 0; i < 3; ++i) {
 132       if (_center[i] < boxCenter[i])
 133         corner[i] = box.getMax()[i];
 134       else
 135         corner[i] = box.getMin()[i];
 136     }
 137     expandBy(corner);
 138   }
 139
 140 private:
 141   SGVec3<T> _center;
 142   T _radius;
 143 };
 144
 145 /// Output to an ostream
 146 template<typename char_type, typename traits_type, typename T>
 147 inline
 148 std::basic_ostream<char_type, traits_type>&
 149 operator<<(std::basic_ostream<char_type, traits_type>& s,
 150            const SGSphere<T>& sphere)
 151 {
 152   return s << "center = " << sphere.getCenter()
 153            << ", radius = " << sphere.getRadius();
 154 }
 155
 156 #endif