На страницу группы практики...

/* FILE NAME: VG4VEC.H
 * PROGRAMMER: VG4
 * DATE: 04.06.2011
 * PURPOSE: Vector handle.
 *
 * Автор: Виталий Галинский.
 * Дата:  04.06.2011
 * Летняя учебно-исследовательская практика ФМЛ № 30, 2011 год.
 * Группа компьютерной графики.
 * Copyright © 2011
 *   Computer Graphics Support Group of 30 Phys-Math Lyceum
 * © 2011 Физико-математический лицей № 30, Санкт-Петербург.
 */
 
#ifndef _VG4VEC_H_
#define _VG4VEC_H_

/* Базовый тип вещественных чисел */
typedef double DBL;
 
/* Тип для хранения векторов и точек */
typedef struct tagVEC
{
  DBL X, Y, Z;
} VEC;
 
/* Тип описания матрицы аффинного преобразования */
typedef struct tagMATR
{
  DBL
    A11, A12, A13,
    A21, A22, A23,
    A31, A32, A33,
    A41, A42, A43;
} MATR;
 
/* Функция задания вектора по компонентам */
VEC VecSet( DBL X, DBL Y, DBL Z )
{
  VEC res;
 
  res.X = X;
  res.Y = Y;
  res.Z = Z;
  return res;
}
 
/* Функции операций над векторами */
VEC VecAddVec( VEC A, VEC B );
VEC VecSubVec( VEC A, VEC B );
VEC VecMulNum( VEC A, DBL N );
VEC VecDivNum( VEC A, DBL N );
DBL VecDotVec( VEC A, VEC B );
VEC VecCrossVec( VEC A, VEC B );
DBL VecLen( VEC A );
DBL VecLen2( VEC A );
 
/* Функция нормирования вектора */
VEC VecNormalize( VEC A )
{
  DBL len = VecLen2(A);
 
  if (len != 1 && len != 0)
    A = VecDivNum(A, sqrt(len));
  return A;
}
VEC VecMulMatr( VEC A, MATR M );
 
/* Функции установки матриц */
MATR MatrSet( DBL A11, DBL A12, DBL A13, DBL A21, ....... );
MATR MatrSetUnit();
MATR MatrSetScale(DBL Sx, DBL Sy, DBL Sz);
MATR MatrSetTranslate(DBL Dx, DBL Dy, DBL Dz);
MATR MatrSetRotateXSiCo( DBL Sin, DBL Cos );
MATR MatrSetRotateX( DBL AngleInDegree );
MATR MatrSetRotateY( DBL AngleInDegree );
MATR MatrSetRotateZ( DBL AngleInDegree );
 
/* Функция установки матрицы в матрицу аффинного преобразования
 * для поворота вокруг произвольной оси (яерез кватернионы) */
MATR MatrSetRotate( DBL AngleInDegree, DBL X, DBL Y, DBL Z )
{
  DBL a, si, co, len;
  MATR m = UnitMatrix;
 
  /* преобразуем угол в радианы */
  a = Degree2Radian(AngleInDegree);
  /* D2R(AngleInDegree)*/
  si = sin(a);
  co = cos(a);
 
  /* определили длину вектора */
  len = X * X + Y * Y + Z * Z;
  if (len == 0)
    len = 1;
  else
    if (len != 1)
      len = sqrt(len);
 
  /* нормируем вектор, задающий ось поворота */
  X *= si / len;
  Y *= si / len;
  Z *= si / len;
 
  m.A11 = 1 - 2 * (Y * Y + Z * Z);
  m.A12 = 2 * X * Y - 2 * co * Z;
  m.A13 = 2 * co * Y + 2 * X * Z;
 
  m.A21 = 2 * X * Y + 2 * co * Z;
  m.A22 = 1 - 2 * (X * X + Z * Z);
  m.A23 = 2 * Y * Z - 2 * co * X;
 
  m.A31 = 2 * X * Z - 2 * co * Y;
  m.A32 = 2 * co * X + 2 * Y * Z;
  m.A33 = 1 - 2 * (X * X + Y * Y);
 
  return m;
}
 
/* Функция вычисления определителя матрицы 3x3 */
DBL Matr3x3Determ( DBL A11, DBL A12, DBL A13,
                   DBL A21, DBL A22, DBL A23,
                   DBL A31, DBL A32, DBL A33 )
{
  return
    A11 * A22 * A33 +
    A12 * A23 * A31 +
    A13 * A21 * A32 -
    A11 * A23 * A32 -
    A12 * A21 * A33 -
    A13 * A22 * A31;
}
 
/* Функция вычисления обратной матрицы через присоединенную
 * (составленную из алгебраичесих дополнений транспонированных
 * соответствующих элементов) */
MATR MatrInverse( MATR M )
{
  DBL determ = Matr3x3Determ(M.A11, M.A12, M.A13,
                             M.A21, M.A22, M.A23,
                             M.A31, M.A32, M.A33);
  MATR r;
 
  if (determ == 0)
    return M;
 
  /* 1 column */
  r.A11 = 
    Matr3x3Determ(M.A22, M.A23, 0,
                  M.A32, M.A33, 0,
                  M.A42, M.A43, 1) / determ;
  r.A21 = 
    -Matr3x3Determ(M.A21, M.A23, 0,
                   M.A31, M.A33, 0,
                   M.A41, M.A43, 1) / determ;
  r.A31 = 
    Matr3x3Determ(M.A21, M.A22, 0,
                  M.A31, M.A32, 0,
                  M.A41, M.A42, 1) / determ;
  r.A41 = 
    -Matr3x3Determ(M.A21, M.A22, M.A23,
                   M.A31, M.A32, M.A33,
                   M.A41, M.A42, M.A43) / determ;
 
  /* 2 column */
  r.A12 = 
    -Matr3x3Determ(M.A12, M.A13, 0,
                   M.A32, M.A33, 0,
                   M.A42, M.A43, 1) / determ;
  r.A22 = 
    Matr3x3Determ(M.A11, M.A13, 0,
                  M.A31, M.A33, 0,
                  M.A41, M.A43, 1) / determ;
  r.A32 = 
    -Matr3x3Determ(M.A11, M.A12, 0,
                   M.A31, M.A32, 0,
                   M.A41, M.A42, 1) / determ;
  r.A42 = 
    Matr3x3Determ(M.A11, M.A12, M.A13,
                  M.A31, M.A32, M.A33,
                  M.A41, M.A42, M.A43) / determ;
 
  /* 3 column */
  r.A13 = 
    Matr3x3Determ(M.A12, M.A13, 0,
                  M.A22, M.A23, 0,
                  M.A42, M.A43, 1) / determ;
  r.A23 = 
    -Matr3x3Determ(M.A11, M.A13, 0,
                   M.A21, M.A23, 0,
                   M.A41, M.A43, 1) / determ;
  r.A33 = 
    Matr3x3Determ(M.A11, M.A12, 0,
                  M.A21, M.A22, 0,
                  M.A41, M.A42, 1) / determ;
  r.A43 = 
    -Matr3x3Determ(M.A11, M.A12, M.A13,
                   M.A21, M.A22, M.A23,
                   M.A41, M.A42, M.A43) / determ;
 
  return r;
}
 
/* Функция умножения матриц */
MATR MatrMulMatr( MATR A, MATR B );
 
#endif /* _VG4VEC_H_ */

/* END OF 'VG4VEC.H' FILE */