src/core/level.rs

   1 use common::Point2D;
   2 use ::{point, time_scope};
   3 use core::render::Renderer;
   4 use noise::{NoiseFn, OpenSimplex, Seedable};
   5 use rand::Rng;
   6 use sprites::SpriteManager;
   7
   8 ////////// LEVEL ///////////////////////////////////////////////////////////////
   9
  10 #[derive(Default)]
  11 pub struct Level {
  12     pub gravity: Point2D<f64>,
  13     pub grid: Grid,
  14     iterations: u8,
  15     walls: Vec<Vec<Point2D<isize>>>,
  16 }
  17
  18 impl Level {
  19     pub fn new(gravity: Point2D<f64>) -> Self {
  20         let mut lvl = Level { gravity, grid: Grid::generate(10), iterations: 10, walls: vec!() };
  21         lvl.filter_regions();
  22         lvl
  23     }
  24
  25     fn generate(&mut self) {
  26         self.grid = Grid::generate(self.iterations);
  27     }
  28
  29     pub fn increase_iteration(&mut self) {
  30         self.iterations += 1;
  31         self.generate();
  32         println!("iterate {} time(s)", self.iterations);
  33     }
  34
  35     pub fn decrease_iteration(&mut self) {
  36         self.iterations -= 1;
  37         self.generate();
  38         println!("iterate {} time(s)", self.iterations);
  39     }
  40
  41     pub fn filter_regions(&mut self) {
  42         self.grid.filter_regions();
  43         let mut walls = vec!();
  44         for mut r in self.grid.find_regions() {
  45             if r.value {
  46                 let mut outline = r.outline(self.grid.cell_size);
  47                 for i in 2..(outline.len() - 2) {
  48 //                  outline[i] = (outline[i - 1] + outline[i] + outline[i + 1]) / 3;
  49                     outline[i] = (outline[i - 2] + outline[i - 1] + outline[i] + outline[i + 1] + outline[i + 2]) / 5;
  50                 }
  51                 walls.push(outline);
  52             }
  53         }
  54         self.walls = walls;
  55     }
  56
  57     pub fn render(&mut self, renderer: &mut Renderer, _sprites: &SpriteManager) {
  58         renderer.canvas().set_draw_color((64, 64, 64));
  59         let size = self.grid.cell_size;
  60         for x in 0..self.grid.width {
  61             for y in 0..self.grid.height {
  62                 if self.grid.cells[x][y] {
  63                     renderer.canvas().fill_rect(sdl2::rect::Rect::new(x as i32 * size as i32, y as i32 * size as i32, size as u32, size as u32)).unwrap();
  64                 }
  65             }
  66         }
  67
  68         let off = (size / 2) as i32;
  69         for wall in &self.walls {
  70             for w in wall.windows(2) {
  71                 renderer.draw_line((w[0].x as i32 + off, w[0].y as i32 + off), (w[1].x as i32 + off, w[1].y as i32 + off), (255, 255, 0));
  72             }
  73             let last = wall.len() - 1;
  74             renderer.draw_line((wall[0].x as i32 + off, wall[0].y as i32 + off), (wall[last].x as i32 + off, wall[last].y as i32 + off), (255, 255, 0));
  75         }
  76     }
  77 }
  78
  79 ////////// GRID ////////////////////////////////////////////////////////////////
  80
  81
  82 #[derive(Default)]
  83 pub struct Grid {
  84     pub width: usize,
  85     pub height: usize,
  86     pub cell_size: usize,
  87     pub cells: Vec<Vec<bool>>,
  88 }
  89
  90 impl Grid {
  91     fn generate(iterations: u8) -> Grid {
  92         time_scope!("grid generation");
  93
  94         let cell_size = 20;
  95         let (width, height) = (2560 / cell_size, 1440 / cell_size);
  96
  97         let mut grid = Grid {
  98             cell_size,
  99             width,
 100             height,
 101             cells: vec!(vec!(true; height); width),
 102         };
 103
 104         // start with some noise
 105 //      grid.simplex_noise();
 106         grid.random_noise();
 107
 108         // smooth with cellular automata
 109         grid.smooth(iterations);
 110 //      grid.smooth_until_equilibrium();
 111
 112         // increase resolution
 113         for _i in 0..1 {
 114             grid = grid.subdivide();
 115             grid.smooth(iterations);
 116         }
 117
 118         grid
 119     }
 120
 121     #[allow(dead_code)]
 122     fn simplex_noise(&mut self) {
 123         let noise = OpenSimplex::new().set_seed(std::time::SystemTime::now().duration_since(std::time::UNIX_EPOCH).unwrap().as_secs() as u32);
 124         self.set_each(|x, y| noise.get([x as f64 / 12.0, y as f64 / 12.0]) > 0.055, 1);
 125     }
 126
 127     #[allow(dead_code)]
 128     fn random_noise(&mut self) {
 129         let mut rng = rand::thread_rng();
 130         let noise = OpenSimplex::new().set_seed(std::time::SystemTime::now().duration_since(std::time::UNIX_EPOCH).unwrap().as_secs() as u32);
 131         self.set_each(|_x, _y| rng.gen_range(0, 100) > (45 + (150.0 * noise.get([_x as f64 / 40.0, _y as f64 / 10.0])) as usize), 1); // more horizontal platforms
 132         // let w = self.width as f64;
 133         // self.set_each(|_x, _y| rng.gen_range(0, 100) > (45 + ((15 * _x) as f64 / w) as usize), 1); // opens up to the right
 134     }
 135
 136     #[allow(dead_code)]
 137     fn smooth(&mut self, iterations: u8) {
 138         let distance = 1;
 139         for _i in 0..iterations {
 140             let mut next = vec!(vec!(true; self.height); self.width);
 141             for x in distance..(self.width - distance) {
 142                 for y in distance..(self.height - distance) {
 143                     match Grid::neighbours(&self.cells, x, y, distance) {
 144                         n if n < 4 => next[x][y] = false,
 145                         n if n > 4 => next[x][y] = true,
 146                         _ => next[x][y] = self.cells[x][y]
 147                     }
 148                 }
 149             }
 150             if self.cells == next {
 151                 break; // exit early
 152             } else {
 153                 self.cells = next;
 154             }
 155         }
 156     }
 157
 158     #[allow(dead_code)]
 159     fn smooth_until_equilibrium(&mut self) {
 160         let distance = 1;
 161         let mut count = 0;
 162         loop {
 163             count += 1;
 164             let mut next = vec!(vec!(true; self.height); self.width);
 165             for x in distance..(self.width - distance) {
 166                 for y in distance..(self.height - distance) {
 167                     match Grid::neighbours(&self.cells, x, y, distance) {
 168                         n if n < 4 => next[x][y] = false,
 169                         n if n > 4 => next[x][y] = true,
 170                         _ => next[x][y] = self.cells[x][y]
 171                     };
 172                 }
 173             }
 174             if self.cells == next {
 175                 break;
 176             } else {
 177                 self.cells = next;
 178             }
 179         }
 180         println!("{} iterations needed", count);
 181     }
 182
 183     fn neighbours(grid: &Vec<Vec<bool>>, px: usize, py: usize, distance: usize) -> u8 {
 184         let mut count = 0;
 185         for x in (px - distance)..=(px + distance) {
 186             for y in (py - distance)..=(py + distance) {
 187                 if !(x == px && y == py) && grid[x][y] {
 188                     count += 1;
 189                 }
 190             }
 191         }
 192         count
 193     }
 194
 195     fn set_each<F: FnMut(usize, usize) -> bool>(&mut self, mut func: F, walls: usize) {
 196         for x in walls..(self.width - walls) {
 197             for y in walls..(self.height - walls) {
 198                 self.cells[x][y] = func(x, y);
 199             }
 200         }
 201     }
 202
 203     fn subdivide(&mut self) -> Grid {
 204         let (width, height) = (self.width * 2, self.height * 2);
 205         let mut cells = vec!(vec!(true; height); width);
 206         for x in 1..(width - 1) {
 207             for y in 1..(height - 1) {
 208                 cells[x][y] = self.cells[x / 2][y / 2];
 209             }
 210         }
 211         Grid {
 212             cell_size: self.cell_size / 2,
 213             width,
 214             height,
 215             cells
 216         }
 217     }
 218
 219     fn find_regions(&self) -> Vec<Region> {
 220         time_scope!("finding all regions");
 221         let mut regions = vec!();
 222         let mut marked = vec!(vec!(false; self.height); self.width);
 223         for x in 0..self.width {
 224             for y in 0..self.height {
 225                 if !marked[x][y] {
 226                     regions.push(self.get_region_at_point(x, y, &mut marked));
 227                 }
 228             }
 229         }
 230         regions
 231     }
 232
 233     fn get_region_at_point(&self, x: usize, y: usize, marked: &mut Vec<Vec<bool>>) -> Region {
 234         let value = self.cells[x][y];
 235         let mut cells = vec!();
 236         let mut queue = vec!((x, y));
 237         marked[x][y] = true;
 238
 239         while let Some(p) = queue.pop() {
 240             cells.push(p);
 241             for i in &[(-1, 0), (1, 0), (0, -1), (0, 1)] {
 242                 let ip = (p.0 as isize + i.0, p.1 as isize + i.1);
 243                 if ip.0 >= 0 && ip.0 < self.width as isize && ip.1 >= 0 && ip.1 < self.height as isize {
 244                     let up = (ip.0 as usize, ip.1 as usize);
 245                     if self.cells[up.0][up.1] == value && !marked[up.0][up.1] {
 246                         marked[up.0][up.1] = true;
 247                         queue.push(up);
 248                     }
 249                 }
 250             }
 251         }
 252
 253         Region { value, cells }
 254     }
 255
 256     fn delete_region(&mut self, region: &Region) {
 257         for c in &region.cells {
 258             self.cells[c.0][c.1] = !region.value;
 259         }
 260     }
 261
 262     pub fn filter_regions(&mut self) {
 263         let min_wall_size = 0.0015;
 264         println!("grid size: ({}, {}) = {} cells", self.width, self.height, self.width * self.height);
 265         println!("min wall size: {}", (self.width * self.height) as f64 * min_wall_size);
 266
 267         // delete all smaller wall regions
 268         for r in self.find_regions().iter().filter(|r| r.value) {
 269             let percent = r.cells.len() as f64 / (self.width * self.height) as f64;
 270             if percent < min_wall_size {
 271                 println!("delete wall region of size {}", r.cells.len());
 272                 self.delete_region(r);
 273             }
 274         }
 275
 276         // delete all rooms but the largest
 277         let regions = self.find_regions(); // check again, because if a removed room contains a removed wall, the removed wall will become a room
 278         let mut rooms: Vec<&Region> = regions.iter().filter(|r| !r.value).collect();
 279         rooms.sort_by_key(|r| r.cells.len());
 280         rooms.reverse();
 281         while rooms.len() > 1 {
 282             self.delete_region(rooms.pop().unwrap());
 283         }
 284     }
 285 }
 286
 287 ////////// REGION //////////////////////////////////////////////////////////////
 288
 289 struct Region {
 290     value: bool,
 291     cells: Vec<(usize, usize)>,
 292 }
 293
 294 impl Region {
 295     fn enclosing_rect(&self) -> (usize, usize, usize, usize) {
 296         let mut min = (usize::MAX, usize::MAX);
 297         let mut max = (0, 0);
 298         for c in &self.cells {
 299             if      c.0 < min.0 { min.0 = c.0; }
 300             else if c.0 > max.0 { max.0 = c.0; }
 301             if      c.1 < min.1 { min.1 = c.1; }
 302             else if c.1 > max.1 { max.1 = c.1; }
 303         }
 304         (min.0, min.1, 1 + max.0 - min.0, 1 + max.1 - min.1)
 305     }
 306
 307     pub fn outline(&mut self, scale: usize) -> Vec<Point2D<isize>> {
 308         let rect = self.enclosing_rect();
 309         let (ox, oy, w, h) = rect;
 310         let grid = self.grid(&rect);
 311         let mut marked = vec!(vec!(false; h); w);
 312         let mut outline = vec!();
 313
 314         let (mut p, mut dir) = self.find_first_point_of_outline(&rect, &grid);
 315 //      println!("starting at {:?} with dir {:?}", p, dir);
 316         marked[p.x as usize][p.y as usize] = true;
 317         loop {
 318             outline.push((p + (ox as isize, oy as isize)) * scale as isize);
 319             let result = self.find_next_point_of_outline(&grid, p, dir);
 320             p = result.0;
 321             dir = result.1;
 322 //          println!("next at {:?} with dir {:?}", p, dir);
 323             if marked[p.x as usize][p.y as usize] {
 324                 // we're back at the beginning
 325                 break;
 326             }
 327             marked[p.x as usize][p.y as usize] = true;
 328         }
 329
 330         outline
 331     }
 332
 333     fn grid(&self, rect: &(usize, usize, usize, usize)) -> Vec<Vec<bool>> {
 334         let (x, y, w, h) = rect;
 335         let mut grid = vec!(vec!(false; *h); *w);
 336         for c in &self.cells {
 337             grid[c.0 - x][c.1 - y] = true;
 338         }
 339         grid
 340     }
 341
 342     fn find_first_point_of_outline(&self, rect: &(usize, usize, usize, usize), grid: &Vec<Vec<bool>>) -> (Point2D<isize>, Point2D<isize>) {
 343         let (ox, oy, w, h) = rect;
 344         let is_outer_wall = (ox, oy) == (&0, &0); // we know this is always the outer wall of the level
 345         for x in 0..*w {
 346             for y in 0..*h {
 347                 if is_outer_wall && !grid[x][y] {
 348                     return (point!(x as isize, y as isize - 1), point!(0, 1)) // one step back because we're not on a wall tile
 349                 }
 350                 else if !is_outer_wall && grid[x][y] {
 351                     return (point!(x as isize, y as isize), point!(1, 0))
 352                 }
 353             }
 354         }
 355         panic!("no wall found!");
 356     }
 357
 358     fn find_next_point_of_outline(&self, grid: &Vec<Vec<bool>>, p: Point2D<isize>, dir: Point2D<isize>) -> (Point2D<isize>, Point2D<isize>) {
 359         let left = match dir.into() {
 360             (-1, 0) => (0, 1),
 361             (0, 1) => (1, 0),
 362             (1, 0) => (0, -1),
 363             (0, -1) => (-1, 0),
 364             _ => (0, 0),
 365         };
 366         let right = match dir.into() {
 367             (0, 1) => (-1, 0),
 368             (1, 0) => (0, 1),
 369             (0, -1) => (1, 0),
 370             (-1, 0) => (0, -1),
 371             _ => (0, 0),
 372         };
 373         if self.check(p + dir, grid) {
 374 //          println!("{:?} is true", p + dir);
 375             if self.check(p + dir + left, grid) {
 376 //              println!("going left to {:?}", p + dir + left);
 377                 return (p + dir + left, left.into())
 378             } else {
 379                 return (p + dir, dir)
 380             }
 381         } else {
 382 //          println!("{:?} is false", p + dir);
 383             if self.check(p + dir + right, grid) {
 384 //              println!("going right to {:?}", p + dir + right);
 385                 return (p + dir + right, dir)
 386             } else {
 387 //              println!("going right from p to {:?}", p + right);
 388                 return (p + right, right.into())
 389             }
 390         }
 391     }
 392
 393     fn check(&self, p: Point2D<isize>, grid: &Vec<Vec<bool>>) -> bool {
 394         if p.x < 0 || p.x >= grid.len() as isize || p.y < 0 || p.y >= grid[0].len() as isize {
 395             false
 396         } else {
 397             grid[p.x as usize][p.y as usize]
 398         }
 399     }
 400 }