javascript运动系列第三篇——曲线运动

2022-02-21 00:39:32

前面的话

　　上一篇介绍了变速运动，但只实现了直线运动。如果元素的left和top同时运动，并遵循不同的曲线公式，则会进行不同形式的曲线运动。本文将详细介绍圆周运动、钟摆运动、抛物线运动和流体运动这四种曲线运动形式

圆周运动

　　圆周运动可能是最好理解的曲线运动了

javascript运动系列第三篇——曲线运动

　　若(x0,y0)为圆心，则圆的公式为(x-x0)*(x-x0) + (y-y0)*(y-y0) = r*r

　　写成三角函数的形式为

    x = x0 + cosa*r

    y = y0 + sina*r

　　所以，实际上只要知道夹角a和圆心(x0,y0)就可以计算出x和y

　　圆周运动可以封装为函数circleMove.js

function getCSS(obj,style){

    if(window.getComputedStyle){

        return getComputedStyle(obj)[style];

    }

    return obj.currentStyle[style];

}

function circleMove(json){

    //要操作的元素

    var obj = json.obj;

    //方向(顺时针'+'或逆时针'-')

    var dir = json.dir;

    dir = dir || '+';

    //最大圈数

    var max = json.max;

    max = Number(max) || 'all';

    //半径

    var r = json.r;

    r = Number(r) || 100;

    //圆心x轴坐标

    var x0 = json.x0 || parseFloat(getCSS(obj,'left'));

    //圆心y轴坐标

    var y0 = json.y0 ||  parseFloat(getCSS(obj,'top')) - r;

    //初始夹角，以角度为单位

    var a0 = json.a0;

    a0 = Number(a) || 90;

    //当前夹角

    var a = json.a ||a0;

    //当前圈数

    var num = json.num || 0;

    //清除定时器

    if(obj.timer){return;}

    //声明当前值cur

    var cur = {};

    obj.timer = setInterval(function(){

        //将这些瞬时值储存在obj对象中的属性中

        obj.a = a;

        obj.x0 = x0;

        obj.y0 = y0;

        obj.x = x;

        obj.y = y;

        obj.num = num;

        //如果元素运动到指定圈数则停止定时器

        if(num == max){

            clearInterval(obj.timer);

        }

        //顺时针

        if(dir == '+'){

            a++;

            if(a == a0 + 360){

                a = a0;

                num++;

            }

        //逆时针

        }else{

            a--;

            if(a == a0 - 360){

                a = a0;

                num++;

            }

        }

        //更新当前值

        cur.left = parseFloat(getCSS(obj,'left'));

        cur.top = parseFloat(getCSS(obj,'top'));

        //更新left和top值

        var x = x0 + r*Math.cos(a*Math.PI/180);

        var y = y0 + r*Math.sin(a*Math.PI/180)

        test.style.left = x + 'px';

        test.style.top = y + 'px';

    },20);

}

　　下面利用封装的circleMove.js来实现简单的圆周运动

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

</head>

<body>

<button id="btn1">顺时针旋转</button>

<button id="btn2">逆时针旋转</button>

<button id="btn3">暂停</button>

<button id="reset">还原</button>

<div id="result"></div>

<div id="backup" style="height: 298px;width:298px;border:1px solid black;border-radius:50%;position:absolute;top:50px;left:50px;">

    <div id="test" style="height: 40px;width: 40px;background-color:pink;position:relative;left:130px;top:280px;border-radius:50%"></div>

</div>

<script src="http://files.cnblogs.com/files/xiaohuochai/circleMove.js"></script>

<script>

reset.onclick = function(){

    history.go();

}

btn1.onclick = function(){

    circleMove({obj:test,r:150,x0:test.x0,y0:test.y0,a:test.a,num:test.num});

}

btn2.onclick = function(){

    circleMove({obj:test,r:150,dir:'-',x0:test.x0,y0:test.y0,a:test.a,num:test.num});

}

btn3.onclick = function(){

    clearInterval(test.timer);

    test.timer = 0;

}

</script>

</body>

</html>

【css3】

　　css3新增了transform和animation等新的样式，也可以用来做圆周运动。transform里面有一个变形函数是rotate，这时就需要使用逆向思维。元素本身并不发生运动，而是轨道自身在旋转，会实现视觉上的圆周运动效果

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

<meta charset="UTF-8">

<title>Document</title>

<style>

@keyframes rotate1{

    100%{transform:rotate(360deg);}

}

@keyframes rotate2{

    100%{transform:rotate(-360deg);}

}

#backup{

    height: 298px;width:298px;border:1px solid black;border-radius:50%;position:absolute;top:50px;left:50px;

}

#test{

    height: 40px;width: 40px;background-color:pink;position:relative;left:130px;top:280px;border-radius:50%

}

</style>

</head>

<body>

<button id="btn1">顺时针旋转</button>

<button id="btn2">逆时针旋转</button>

<button id="btn3">暂停</button>

<button id="reset">还原</button>

<div id="result"></div>

<div id="backup">

    <div id="test"></div>

</div>

<script>

reset.onclick = function(){

    history.go();

}

btn1.onclick = function(){

    backup.style.animation= 'rotate1 4s infinite linear';

}

btn2.onclick = function(){

    backup.style.animation= 'rotate2 4s infinite linear';

}

btn3.onclick = function(){

    backup.style.animationPlayState = 'paused';

}

</script>

</body>

</html>

三维圆周

　　前面我们介绍了二维圆周运动，如果是三维圆周运动，则需要考虑x、y、z立体坐标轴

javascript运动系列第三篇——曲线运动

　　从示意图中可知，三维圆周运动的模拟实现实际上是元素的宽高发生了变化，元素的x轴变化依然按照三角函数公式进行，元素的y轴一直保存为0

　　假设圆的宽(或高)在z轴正方向最远处时为100px，当z轴值为0时，宽(或高)为50px，在z轴负方向最远处时为0px

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

</head>

<body>

<button id="btn1">开始旋转</button>

<button id="btn2">暂停</button>

<button id="reset">还原</button>

<div id="result"></div>

<div id="test" style="height: 100px;width: 100px;background-color:pink;position:relative;left:200px;top:60px;border-radius:50%"></div>

<script>

reset.onclick = function(){

    history.go();

}

btn1.onclick = function(){

    threeCircleMove({

        obj:test,r:200,x0:test.x0,width:test.width,height:test.height,a:test.a,num:test.num

    })

}

btn2.onclick = function(){

    clearInterval(test.timer);

    test.timer = 0;

}

function getCSS(obj,style){

    if(window.getComputedStyle){

        return getComputedStyle(obj)[style];

    }

    return obj.currentStyle[style];

}

function threeCircleMove(json){

    //要操作的元素

    var obj = json.obj;

    //方向(顺时针'+'或逆时针'-')

    var dir = json.dir;

    dir = dir || '+';

    //最大圈数

    var max = json.max;

    max = Number(max) || 'all';

    //半径

    var r = json.r;

    r = Number(r) || 100;

    //圆心x轴坐标

    var x0 = json.x0 || parseFloat(getCSS(obj,'left'));

    //元素的初始宽高

    var offsetHeight = obj.offsetHeight;

    var offsetWidth = obj.offsetWidth;

    //元素的宽高

    var height,width;

    //初始夹角，以角度为单位

    var a0 = json.a0;

    a0 = Number(a) || 90;

    //当前夹角

    var a = json.a ||a0;

    //当前圈数

    var num = json.num || 0;

    //清除定时器

    if(obj.timer){return;}

    //声明当前值cur

    var cur = {};

    obj.timer = setInterval(function(){

        //将这些瞬时值储存在obj对象中的属性中

        obj.a = a;

        obj.x0 = x0;

        obj.width = width;

        obj.height = height;

        obj.x = x;

        obj.num = num;

        //如果元素运动到指定圈数则停止定时器

        if(num == max){

            clearInterval(obj.timer);

        }

        //顺时针

        if(dir == '+'){

            a++;

            if(a == a0 + 360){

                a = a0;

                num++;

            }

        //逆时针

        }else{

            a--;

            if(a == a0 - 360){

                a = a0;

                num++;

            }

        }

        //更新当前值

        cur.left = parseFloat(getCSS(obj,'left'));

        //更新left值和宽高值

        var x = x0 + r*Math.cos((90 + a*Math.PI)/180);

        width = (offsetWidth/2) + offsetWidth/2*Math.sin((90 + a*Math.PI)/180);

        height = (offsetHeight/2) + offsetWidth/2*Math.sin((90 + a*Math.PI)/180);

        test.style.left = x + 'px';

        test.style.width = width + 'px';

        test.style.height = height + 'px';

    },20);

}

</script>

</body>

</html>

【css3】

　　同样地，使用强大的css3属性可以实现三维圆周效果

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

<meta charset="UTF-8">

<title>Document</title>

<style>

@keyframes rotate1{

    100%{transform:rotateX(60deg) rotate(360deg);}

}

@keyframes rotate2{

    100%{transform:rotateX(60deg) rotate(-360deg);}

}

body{

    perspective: 700px;

}

#backup{

    height: 298px;width:298px;border:1px solid black;border-radius:50%;position:absolute;top:100px;left:100px;transform:rotateX(60deg) rotate(0);

}

#test{

    height: 40px;width: 40px;background-color:pink;position:relative;left:130px;top:280px;border-radius:50%

}

</style>

</head>

<body>

<button id="btn1">顺时针旋转</button>

<button id="btn2">逆时针旋转</button>

<button id="btn3">暂停</button>

<button id="reset">还原</button>

<div id="result"></div>

<div id="backup">

    <div id="test"></div>

</div>

<script>

reset.onclick = function(){

    history.go();

}

btn1.onclick = function(){

    backup.style.animation= 'rotate1 4s infinite linear';

}

btn2.onclick = function(){

    backup.style.animation= 'rotate2 4s infinite linear';

}

btn3.onclick = function(){

    backup.style.animationPlayState = 'paused';

}

</script>

</body>

</html>

钟摆运动

　　一个钟摆，一会儿朝左，一会儿朝右，周而复始，来回摆动。钟摆总是围绕着一个中心值在一定范围内作有规律的摆动，这种运动称为钟摆运动，可以把钟摆运动看做圆周运动的一部分，进而比较简单的实现钟摆运动

javascript运动系列第三篇——曲线运动

　　假设，元素初始时处于钟摆的最底点。当钟摆与竖直线夹角为60度时，为最高点

　　若钟摆运动的圆心为(x0,y0)，则圆的公式为(x-x0)*(x-x0) + (y-y0)*(y-y0) = r*r

　　若夹角a为钟摆与竖直线夹角，写成三角函数的形式为

    x = x0 + sina*r

    y = y0 + cosa*r

　　当夹角a从0增加到60或减小到-60时，元素开始做反向运动

　　将钟摆运动写成pendulMove.js的形式

function getCSS(obj,style){

    if(window.getComputedStyle){

        return getComputedStyle(obj)[style];

    }

    return obj.currentStyle[style];

}

function pendulMove(json){

    //要操作的元素

    var obj = json.obj;

    //起始方向(顺时针'+'或逆时针'-')

    var dir = json.dir;

    dir = dir || '+';

    //最大次数(再次经过最低点为一次)

    var max = json.max;

    max = Number(max) || 'all';

    //半径

    var r = json.r;

    r = Number(r) || 100;

    //圆心x轴坐标

    var x0 = json.x0 || parseFloat(getCSS(obj,'left'));

    //圆心y轴坐标

    var y0 = json.y0 ||  parseFloat(getCSS(obj,'top')) - r;

    //初始夹角，以角度为单位

    var a0 = json.a0;

    a0 = Number(a) || 0;

    //当前夹角

    var a = json.a ||0;

    //当前次数

    var num = 0;

    //清除定时器

    if(obj.timer){return;}

    //声明当前值cur

    var cur = {};

    obj.timer = setInterval(function(){

        //将这些瞬时值储存在obj对象中的属性中

        obj.a = a;

        obj.x0 = x0;

        obj.y0 = y0;

        obj.x = x;

        obj.y = y;

        obj.num = num;

        //如果元素运动到指定圈数则停止定时器

        if(num == max){

            clearInterval(obj.timer);

        }

        //起始向右运动

        if(dir == '+'){

            a++;

            if(a == 60){

                //方向变成向左

                dir = '-';

            }

        }else{

            a--;

            if(a == -60){

                //方向变成向右

                dir = '+';

            }

        }

        //更新当前值

        cur.left = parseFloat(getCSS(obj,'left'));

        cur.top = parseFloat(getCSS(obj,'top'));

        //更新left和top值

        var x = x0 + r*Math.sin(a*Math.PI/180);

        var y = y0 + r*Math.cos(a*Math.PI/180)

        test.style.left = x + 'px';

        test.style.top = y + 'px';

    },20);

}

　　下面利用封装的pendulMove.js来实现简单的钟摆运动

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

</head>

<body>

<button id="btn1">起始正向运动</button>

<button id="btn2">起始逆向运动</button>

<button id="btn3">暂停</button>

<button id="reset">还原</button>

<div id="result"></div>

<div id="backup" style="height: 298px;width:298px;border-bottom:1px solid black;border-radius:50%;position:absolute;top:50px;left:50px;">

    <div id="test" style="height: 40px;width: 40px;background-color:pink;position:relative;left:130px;top:280px;border-radius:50%"></div>

</div>

<script src="http://files.cnblogs.com/files/xiaohuochai/pendulMove.js"></script>

<script>

reset.onclick = function(){

    history.go();

}

btn1.onclick = function(){

    pendulMove({obj:test,r:150,x0:test.x0,y0:test.y0,a:test.a,num:test.num});

}

btn2.onclick = function(){

    pendulMove({obj:test,r:150,dir:'-',x0:test.x0,y0:test.y0,a:test.a,num:test.num});

}

btn3.onclick = function(){

    clearInterval(test.timer);

    test.timer = 0;

}

</script>

</body>

</html>

【弹性运动】

　　实际情况下，钟摆运动并不是匀速运动，而是一个重复的加减速运动，正好弹性运动可以轻松的实现类似效果

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

<meta charset="UTF-8">

<title>Document</title>

</head>

<body>

<button id="btn1">开始运动</button>

<button id="btn2">暂停</button>

<button id="reset">还原</button>

<div id="test" style="height: 100px;width: 100px;background-color: pink;position:absolute;left:0;top: 30px;border-radius:50%"></div>

<script>

function getCSS(obj,style){

    if(window.getComputedStyle){

        return getComputedStyle(obj)[style];

    }

    return obj.currentStyle[style];

}

reset.onclick = function(){history.go();}

btn2.onclick = function(){

    clearInterval(test.timer);

}

//声明步长值stepY、stepX

var stepY = 30;

var stepX = 10;

btn1.onclick = function(){

    //声明当前值curY、curX

    var curY,curX;

    //声明目标值

    var targetY = parseFloat('400px');

    clearInterval(test.timer);

    test.timer = setInterval(function(){

        //更新当前值

        curY = parseFloat(getCSS(test,'top'));

        curX = parseFloat(getCSS(test,'left'));

        //更新步长值

        stepY -= 1;

        //当元素返回到初始高度时

        if(stepY == -30){

            stepY = 29;

            stepX = -stepX;

        }

        //更新top、left值

        test.style.top = curY + stepY + 'px';

        test.style.left = curX + stepX + 'px';

    },20);

}

</script>

</body>

</html>

抛物线运动

　　平面内到定点与定直线的距离相等的点的轨迹叫做抛物线。其中定点叫抛物线的焦点，定直线叫抛物线的准线。抛物线实际上就是一段特殊形式的曲线

javascript运动系列第三篇——曲线运动

　　抛物线方程为y=a*x*x+b*x+c

　　其中a、b、c为参数，以x为参照的话，当x以固定值递增的方式进行变化时，y也会有相应变化

　　若a>0时，抛物线的开口向下；否则，开口向上

　　抛物线的准线的x轴坐标为(-2*a/b)。如果target目标设置为100，则(-2*a/b)尽量设置为50

　　若a = 0.01，则b=-1

　　将抛物线运动写成parabolMove.js的形式

function getCSS(obj,style){

    if(window.getComputedStyle){

        return getComputedStyle(obj)[style];

    }

    return obj.currentStyle[style];

}

function parabolMove(json){

    //设置要操作的元素

    var obj = json.obj;

    //设置x轴上的目标值

    var target = json.target;

    target = Number(target) || 300;

    //设置x轴的步长值

    var stepValue = json.step || 2;

    //设置x轴的步长

    var step = 0;

    //设置回调函数

    var fn = json.fn;

    //参数a、b、c

    var a = json.a;

    a = Number(a) || 0.01;

    var b = json.b;

    b = Number(b) || -1*target/100;

    var c = json.c;

    c = Number(c) || 0;

    //初始值

    var left = parseFloat(getCSS(obj,'left'));

    if(left >= target){return;}

    var top = parseFloat(getCSS(obj,'top'));

    //清除定时器

    if(obj.timer){return;}

    //声明当前值cur

    var cur = {};

    obj.timer = setInterval(function(){

        //更新步长值

        step += stepValue;

        //更新left和top值

        var x = left + step;

        var y = top + a*step*step + b*step + c;

        if(x > target){

            x = target;

        }

        test.style.left = x + 'px';

        test.style.top = y + 'px';

        //如果到达目标点，清除定时器

        if(x == target){

            clearInterval(obj.timer);

            obj.timer = 0;

            fn && fn.call(obj);

        }

    },20);

}

　　下面利用封装的parabolMove.js来实现简单的抛物线运动

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

    <meta charset="UTF-8">

    <title>Document</title>

</head>

<body>

<button id="btn1">开始运动</button>

<button id="reset">还原</button>

<div id="test" style="height: 40px;width: 40px;background-color:pink;position:absolute;left:0px;top:100px;"></div>

<script src="http://files.cnblogs.com/files/xiaohuochai/parabolMove.js"></script>

<script>

reset.onclick = function(){

    history.go();

}

btn1.onclick = function(){

    parabolMove({obj:test,target:200});

}

</script>

</body>

</html>

流体运动

　　流体运动实际上就是三角函数曲线运动，以sin为例，y = asin(b*x)，当a和b取不同的值时，就可以得到不同的曲线形式

　　在这里要注意的是，sin里面的参数一定要写成弧度的形式

<!DOCTYPE html>

<html lang="en">

<head>

<meta charset="UTF-8">

<title>Document</title>

<style>

.track{width: 2px;height: 2px;background-color:#000;position:absolute;}

</style>

</head>

<body>

<label for="a" id="labelA">参数a：100</label>

<input id="a" type="range"  min="50" max="100" step="10" value="100" />

<label for="b" id="labelB">参数b：1</label>

<input id="b" type="range" min="1" max="5" step="1"  value="1" />

<button id="reset">还原</button>

<span>三角函数的公式为: y = a*sin(b*x)</span>

<span id="result">所以，实际公式为:y = 100*sin(1*x)</span>

<div id="test" style="height: 50px;width: 50px;background-color: pink;border-radius:50%;position: absolute;left: 30px;top:50px;"></div>

<script>

reset.onclick = function(){

    history.go();

}

function createTracks(x,y){

    var ele = document.createElement('div');

    ele.className = 'track';

    ele.style.left = x + 'px';

    ele.style.top = y + 'px';

    document.body.appendChild(ele);

}

function deleteTracks(){

    var eles = document.getElementsByTagName('div');

    for(var i = 0 ;i < eles.length; i++){

        if(eles[i].className == 'track'){

            document.body.removeChild(eles[i]);

            i--;

        }

    }

}

function getResult(){

    result.innerHTML = '所以，实际公式为: y=' + a.value + '*sin(' + b.value + '*x)';

}

show();

function show(){

    clearInterval(test.timer);

    //重置left、top值

    test.style.left = 30 + 'px';

    test.style.top = 50 + 'px';

    //声明定时器运行次数

    var n = 0;

    //声明拓展倍数

    var value = 100;

    //清除轨迹

    deleteTracks();

    test.timer = setInterval(function(){

        var A = Number(a.value);

        var B = Number(b.value);

        n++;

        var x = (B*n)*Math.PI/180;

        var y = A*Math.sin(x);

        test.style.left = x*value + 'px';

        test.style.top = 2*A+y + 'px';

        createTracks(x*value,2*A+y);

        if(x*value >= document.documentElement.clientWidth - 2*test.offsetWidth){

            clearInterval(test.timer)

        }

    },20)

}

a.oninput = function(){

    labelA.innerHTML = '参数a：' + this.value;

    getResult();

    show();

}

b.oninput = function(){

    labelB.innerHTML = '参数b：' + this.value;

    getResult();

    show();

}

</script>

</body>

</html>
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