source: josm/trunk/src/org/openstreetmap/josm/actions/OrthogonalizeAction.java @ 5241

Revision 4982, 24.5 KB checked in by stoecker, 3 months ago (diff)

see #7226 - patch by akks (fixed a bit) - fix shortcut deprecations

  • Property svn:eol-style set to native
Line 
1// License: GPL. See LICENSE file for details.
2//
3package org.openstreetmap.josm.actions;
4
5import static org.openstreetmap.josm.gui.help.HelpUtil.ht;
6import static org.openstreetmap.josm.tools.I18n.tr;
7
8import java.awt.event.ActionEvent;
9import java.awt.event.KeyEvent;
10import java.util.ArrayList;
11import java.util.Arrays;
12import java.util.Collection;
13import java.util.Collections;
14import java.util.HashMap;
15import java.util.HashSet;
16import java.util.Iterator;
17import java.util.LinkedList;
18import java.util.List;
19import java.util.Set;
20
21import javax.swing.JOptionPane;
22
23import org.openstreetmap.josm.Main;
24import org.openstreetmap.josm.command.Command;
25import org.openstreetmap.josm.command.MoveCommand;
26import org.openstreetmap.josm.command.SequenceCommand;
27import org.openstreetmap.josm.data.coor.EastNorth;
28import org.openstreetmap.josm.data.osm.Node;
29import org.openstreetmap.josm.data.osm.OsmPrimitive;
30import org.openstreetmap.josm.data.osm.Way;
31import org.openstreetmap.josm.gui.ConditionalOptionPaneUtil;
32import org.openstreetmap.josm.tools.Shortcut;
33
34/**
35 * Tools / Orthogonalize
36 *
37 * Align edges of a way so all angles are angles of 90 or 180 degrees.
38 * See USAGE String below.
39 */
40public final class OrthogonalizeAction extends JosmAction {
41    private String USAGE = tr(
42            "<h3>When one or more ways are selected, the shape is adjusted such, that all angles are 90 or 180 degrees.</h3>"+
43            "You can add two nodes to the selection. Then, the direction is fixed by these two reference nodes. "+
44            "(Afterwards, you can undo the movement for certain nodes:<br>"+
45    "Select them and press the shortcut for Orthogonalize / Undo. The default is Shift-Q.)");
46
47    public OrthogonalizeAction() {
48        super(tr("Orthogonalize Shape"),
49                "ortho",
50                tr("Move nodes so all angles are 90 or 180 degrees"),
51                Shortcut.registerShortcut("tools:orthogonalize", tr("Tool: {0}", tr("Orthogonalize Shape")),
52                        KeyEvent.VK_Q,
53                        Shortcut.DIRECT), true);
54        putValue("help", ht("/Action/OrthogonalizeShape"));
55    }
56
57    /**
58     * excepted deviation from an angle of 0, 90, 180, 360 degrees
59     * maximum value: 45 degrees
60     *
61     * Current policy is to except just everything, no matter how strange the result would be.
62     */
63    private static final double TOLERANCE1 = Math.toRadians(45.);   // within a way
64    private static final double TOLERANCE2 = Math.toRadians(45.);   // ways relative to each other
65
66    /**
67     * Remember movements, so the user can later undo it for certain nodes
68     */
69    private static final HashMap<Node, EastNorth> rememberMovements = new HashMap<Node, EastNorth>();
70
71    /**
72     * Undo the previous orthogonalization for certain nodes.
73     *
74     * This is useful, if the way shares nodes that you don't like to change, e.g. imports or
75     * work of another user.
76     *
77     * This action can be triggered by shortcut only.
78     */
79    public static class Undo extends JosmAction {
80        public Undo() {
81            super(tr("Orthogonalize Shape / Undo"), "ortho",
82                    tr("Undo orthogonalization for certain nodes"),
83                    Shortcut.registerShortcut("tools:orthogonalizeUndo", tr("Tool: {0}", tr("Orthogonalize Shape / Undo")),
84                            KeyEvent.VK_Q,
85                            Shortcut.SHIFT),
86                    true, "action/orthogonalize/undo", true);
87        }
88        public void actionPerformed(ActionEvent e) {
89            if (!isEnabled())
90                return;
91            final Collection<Command> commands = new LinkedList<Command>();
92            final Collection<OsmPrimitive> sel = getCurrentDataSet().getSelected();
93            try {
94                for (OsmPrimitive p : sel) {
95                    if (! (p instanceof Node)) throw new InvalidUserInputException();
96                    Node n = (Node) p;
97                    if (rememberMovements.containsKey(n)) {
98                        EastNorth tmp = rememberMovements.get(n);
99                        commands.add(new MoveCommand(n, - tmp.east(), - tmp.north()));
100                        rememberMovements.remove(n);
101                    }
102                }
103                if (commands.size() > 0) {
104                    Main.main.undoRedo.add(new SequenceCommand(tr("Orthogonalize / Undo"), commands));
105                    Main.map.repaint();
106                } else throw new InvalidUserInputException();
107            }
108            catch (InvalidUserInputException ex) {
109                JOptionPane.showMessageDialog(
110                        Main.parent,
111                        tr("Orthogonalize Shape / Undo\n"+
112                        "Please select nodes that were moved by the previous Orthogonalize Shape action!"),
113                        tr("Undo Orthogonalize Shape"),
114                        JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);
115            }
116        }
117    }
118
119    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
120        if (!isEnabled())
121            return;
122        if ("EPSG:4326".equals(Main.getProjection().toString())) {
123            String msg = tr("<html>You are using the EPSG:4326 projection which might lead<br>" +
124                    "to undesirable results when doing rectangular alignments.<br>" +
125                    "Change your projection to get rid of this warning.<br>" +
126            "Do you want to continue?</html>");
127            if (!ConditionalOptionPaneUtil.showConfirmationDialog(
128                    "align_rectangular_4326",
129                    Main.parent,
130                    msg,
131                    tr("Warning"),
132                    JOptionPane.YES_NO_OPTION,
133                    JOptionPane.QUESTION_MESSAGE,
134                    JOptionPane.YES_OPTION))
135                return;
136        }
137
138        final ArrayList<Node> nodeList = new ArrayList<Node>();
139        final ArrayList<WayData> wayDataList = new ArrayList<WayData>();
140        final Collection<OsmPrimitive> sel = getCurrentDataSet().getSelected();
141
142        try {
143            // collect nodes and ways from the selection
144            for (OsmPrimitive p : sel) {
145                if (p instanceof Node) {
146                    nodeList.add((Node) p);
147                }
148                else if (p instanceof Way) {
149                    wayDataList.add(new WayData((Way) p));
150                } else
151                    throw new InvalidUserInputException(tr("Selection must consist only of ways and nodes."));
152            }
153            if (wayDataList.isEmpty())
154                throw new InvalidUserInputException("usage");
155            else  {
156                if (nodeList.size() == 2 || nodeList.isEmpty()) {
157                    OrthogonalizeAction.rememberMovements.clear();
158                    final Collection<Command> commands = new LinkedList<Command>();
159
160                    if (nodeList.size() == 2) {  // fixed direction
161                        commands.addAll(orthogonalize(wayDataList, nodeList));
162                    }
163                    else if (nodeList.isEmpty()) {
164                        List<ArrayList<WayData>> groups = buildGroups(wayDataList);
165                        for (ArrayList<WayData> g: groups) {
166                            commands.addAll(orthogonalize(g, nodeList));
167                        }
168                    } else
169                        throw new IllegalStateException();
170
171                    Main.main.undoRedo.add(new SequenceCommand(tr("Orthogonalize"), commands));
172                    Main.map.repaint();
173
174                } else
175                    throw new InvalidUserInputException("usage");
176            }
177        } catch (InvalidUserInputException ex) {
178            if (ex.getMessage().equals("usage")) {
179                JOptionPane.showMessageDialog(
180                        Main.parent,
181                        "<html><h2>" + tr("Usage") + "</h2>" + USAGE + "</html>",
182                        tr("Orthogonalize Shape"),
183                        JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);
184            }
185            else {
186                JOptionPane.showMessageDialog(
187                        Main.parent,
188                        "<html>" + ex.getMessage() + "<br><hr><h2>" + tr("Usage") + "</h2>" + USAGE + "</html>",
189                        tr("Selected Elements cannot be orthogonalized"),
190                        JOptionPane.INFORMATION_MESSAGE);
191            }
192        }
193    }
194   
195    /**
196     * Collect groups of ways with common nodes in order to orthogonalize each group separately.
197     */
198    private static List<ArrayList<WayData>> buildGroups(ArrayList<WayData> wayDataList) {
199        List<ArrayList<WayData>> groups = new ArrayList<ArrayList<WayData>>();
200        Set<WayData> remaining = new HashSet<WayData>(wayDataList);
201        while (!remaining.isEmpty()) {
202            ArrayList<WayData> group = new ArrayList<WayData>();
203            groups.add(group);
204            Iterator<WayData> it = remaining.iterator();
205            WayData next = it.next();
206            it.remove();
207            extendGroupRec(group, next, new ArrayList<WayData>(remaining));
208            remaining.removeAll(group);
209        }
210        return groups;
211    }
212   
213    private static void extendGroupRec(List<WayData> group, WayData newGroupMember, List<WayData> remaining) {
214        group.add(newGroupMember);
215        for (int i = 0; i < remaining.size(); ++i) {
216            WayData candidate = remaining.get(i);
217            if (candidate == null) continue;
218            if (!Collections.disjoint(candidate.way.getNodes(), newGroupMember.way.getNodes())) {
219                remaining.set(i, null);
220                extendGroupRec(group, candidate, remaining);
221            }
222        }
223    }
224
225    /**
226     *
227     *  Outline:
228     *  1. Find direction of all segments
229     *      - direction = 0..3 (right,up,left,down)
230     *      - right is not really right, you may have to turn your screen
231     *  2. Find average heading of all segments
232     *      - heading = angle of a vector in polar coordinates
233     *      - sum up horizontal segments (those with direction 0 or 2)
234     *      - sum up vertical segments
235     *      - turn the vertical sum by 90 degrees and add it to the horizontal sum
236     *      - get the average heading from this total sum
237     *  3. Rotate all nodes by the average heading so that right is really right
238     *      and all segments are approximately NS or EW.
239     *  4. If nodes are connected by a horizontal segment: Replace their y-Coordinate by
240     *      the mean value of their y-Coordinates.
241     *      - The same for vertical segments.
242     *  5. Rotate back.
243     *
244     **/
245    private static Collection<Command> orthogonalize(ArrayList<WayData> wayDataList, ArrayList<Node> headingNodes)
246    throws InvalidUserInputException
247    {
248        // find average heading
249        double headingAll;
250        try {
251            if (headingNodes.isEmpty()) {
252                // find directions of the segments and make them consistent between different ways
253                wayDataList.get(0).calcDirections(Direction.RIGHT);
254                double refHeading = wayDataList.get(0).heading;
255                for (WayData w : wayDataList) {
256                    w.calcDirections(Direction.RIGHT);
257                    int directionOffset = angleToDirectionChange(w.heading - refHeading, TOLERANCE2);
258                    w.calcDirections(Direction.RIGHT.changeBy(directionOffset));
259                    if (angleToDirectionChange(refHeading - w.heading, TOLERANCE2) != 0) throw new RuntimeException();
260                }
261                EastNorth totSum = new EastNorth(0., 0.);
262                for (WayData w : wayDataList) {
263                    totSum = EN.sum(totSum, w.segSum);
264                }
265                headingAll = EN.polar(new EastNorth(0., 0.), totSum);
266            }
267            else {
268                headingAll = EN.polar(headingNodes.get(0).getEastNorth(), headingNodes.get(1).getEastNorth());
269                for (WayData w : wayDataList) {
270                    w.calcDirections(Direction.RIGHT);
271                    int directionOffset = angleToDirectionChange(w.heading - headingAll, TOLERANCE2);
272                    w.calcDirections(Direction.RIGHT.changeBy(directionOffset));
273                }
274            }
275        } catch (RejectedAngleException ex) {
276            throw new InvalidUserInputException(
277                    tr("<html>Please make sure all selected ways head in a similar direction<br>"+
278                    "or orthogonalize them one by one.</html>"));
279        }
280
281        // put the nodes of all ways in a set
282        final HashSet<Node> allNodes = new HashSet<Node>();
283        for (WayData w : wayDataList) {
284            for (Node n : w.way.getNodes()) {
285                allNodes.add(n);
286            }
287        }
288
289        // the new x and y value for each node
290        final HashMap<Node, Double> nX = new HashMap<Node, Double>();
291        final HashMap<Node, Double> nY = new HashMap<Node, Double>();
292
293        // calculate the centroid of all nodes
294        // it is used as rotation center
295        EastNorth pivot = new EastNorth(0., 0.);
296        for (Node n : allNodes) {
297            pivot = EN.sum(pivot, n.getEastNorth());
298        }
299        pivot = new EastNorth(pivot.east() / allNodes.size(), pivot.north() / allNodes.size());
300
301        // rotate
302        for (Node n: allNodes) {
303            EastNorth tmp = EN.rotate_cc(pivot, n.getEastNorth(), - headingAll);
304            nX.put(n, tmp.east());
305            nY.put(n, tmp.north());
306        }
307
308        // orthogonalize
309        final Direction[] HORIZONTAL = {Direction.RIGHT, Direction.LEFT};
310        final Direction[] VERTICAL = {Direction.UP, Direction.DOWN};
311        final Direction[][] ORIENTATIONS = {HORIZONTAL, VERTICAL};
312        for (Direction[] orientation : ORIENTATIONS){
313            final HashSet<Node> s = new HashSet<Node>(allNodes);
314            int s_size = s.size();
315            for (int dummy = 0; dummy < s_size; ++dummy) {
316                if (s.isEmpty()) {
317                    break;
318                }
319                final Node dummy_n = s.iterator().next();     // pick arbitrary element of s
320
321                final HashSet<Node> cs = new HashSet<Node>(); // will contain each node that can be reached from dummy_n
322                cs.add(dummy_n);                              // walking only on horizontal / vertical segments
323
324                boolean somethingHappened = true;
325                while (somethingHappened) {
326                    somethingHappened = false;
327                    for (WayData w : wayDataList) {
328                        for (int i=0; i < w.nSeg; ++i) {
329                            Node n1 = w.way.getNodes().get(i);
330                            Node n2 = w.way.getNodes().get(i+1);
331                            if (Arrays.asList(orientation).contains(w.segDirections[i])) {
332                                if (cs.contains(n1) && ! cs.contains(n2)) {
333                                    cs.add(n2);
334                                    somethingHappened = true;
335                                }
336                                if (cs.contains(n2) && ! cs.contains(n1)) {
337                                    cs.add(n1);
338                                    somethingHappened = true;
339                                }
340                            }
341                        }
342                    }
343                }
344
345                final HashMap<Node, Double> nC = (orientation == HORIZONTAL) ? nY : nX;
346
347                double average = 0;
348                for (Node n : cs) {
349                    average += nC.get(n).doubleValue();
350                }
351                average = average / cs.size();
352
353                // if one of the nodes is a heading node, forget about the average and use its value
354                for (Node fn : headingNodes) {
355                    if (cs.contains(fn)) {
356                        average = nC.get(fn);
357                    }
358                }
359
360                for (Node n : cs) {
361                    nC.put(n, average);
362                }
363
364                for (Node n : cs) {
365                    s.remove(n);
366                }
367            }
368            if (!s.isEmpty()) throw new RuntimeException();
369        }
370
371        // rotate back and log the change
372        final Collection<Command> commands = new LinkedList<Command>();
373        //        OrthogonalizeAction.rememberMovements.clear();
374        for (Node n: allNodes) {
375            EastNorth tmp = new EastNorth(nX.get(n), nY.get(n));
376            tmp = EN.rotate_cc(pivot, tmp, headingAll);
377            final double dx = tmp.east()  - n.getEastNorth().east();
378            final double dy = tmp.north() - n.getEastNorth().north();
379            if (headingNodes.contains(n)) { // The heading nodes should not have changed
380                final double EPSILON = 1E-6;
381                if (Math.abs(dx) > Math.abs(EPSILON * tmp.east()) ||
382                        Math.abs(dy) > Math.abs(EPSILON * tmp.east()))
383                    throw new AssertionError();
384            }
385            else {
386                OrthogonalizeAction.rememberMovements.put(n, new EastNorth(dx, dy));
387                commands.add(new MoveCommand(n, dx, dy));
388            }
389        }
390        return commands;
391    }
392
393    /**
394     * Class contains everything we need to know about a singe way.
395     */
396    private static class WayData {
397        final public Way way;             // The assigned way
398        final public int nSeg;            // Number of Segments of the Way
399        final public int nNode;           // Number of Nodes of the Way
400        public Direction[] segDirections; // Direction of the segments
401        // segment i goes from node i to node (i+1)
402        public EastNorth segSum;          // (Vector-)sum of all horizontal segments plus the sum of all vertical
403        //     segments turned by 90 degrees
404        public double heading;            // heading of segSum == approximate heading of the way
405        public WayData(Way pWay) {
406            way = pWay;
407            nNode = way.getNodes().size();
408            nSeg = nNode - 1;
409        }
410        /**
411         * Estimate the direction of the segments, given the first segment points in the
412         * direction <code>pInitialDirection</code>.
413         * Then sum up all horizontal / vertical segments to have a good guess for the
414         * heading of the entire way.
415         */
416        public void calcDirections(Direction pInitialDirection) throws InvalidUserInputException {
417            final EastNorth[] en = new EastNorth[nNode]; // alias: way.getNodes().get(i).getEastNorth() ---> en[i]
418            for (int i=0; i < nNode; i++) {
419                en[i] = new EastNorth(way.getNodes().get(i).getEastNorth().east(), way.getNodes().get(i).getEastNorth().north());
420            }
421            segDirections = new Direction[nSeg];
422            Direction direction = pInitialDirection;
423            segDirections[0] = direction;
424            for (int i=0; i < nSeg - 1; i++) {
425                double h1 = EN.polar(en[i],en[i+1]);
426                double h2 = EN.polar(en[i+1],en[i+2]);
427                try {
428                    direction = direction.changeBy(angleToDirectionChange(h2 - h1, TOLERANCE1));
429                } catch (RejectedAngleException ex) {
430                    throw new InvalidUserInputException(tr("Please select ways with angles of approximately 90 or 180 degrees."));
431                }
432                segDirections[i+1] = direction;
433            }
434
435            // sum up segments
436            EastNorth h = new EastNorth(0.,0.);
437            //double lh = EN.abs(h);
438            EastNorth v = new EastNorth(0.,0.);
439            //double lv = EN.abs(v);
440            for (int i = 0; i < nSeg; ++i) {
441                EastNorth segment = EN.diff(en[i+1], en[i]);
442                if      (segDirections[i] == Direction.RIGHT) {
443                    h = EN.sum(h,segment);
444                } else if (segDirections[i] == Direction.UP) {
445                    v = EN.sum(v,segment);
446                } else if (segDirections[i] == Direction.LEFT) {
447                    h = EN.diff(h,segment);
448                } else if (segDirections[i] == Direction.DOWN) {
449                    v = EN.diff(v,segment);
450                } else throw new IllegalStateException();
451                /**
452                 * When summing up the length of the sum vector should increase.
453                 * However, it is possible to construct ways, such that this assertion fails.
454                 * So only uncomment this for testing
455                 **/
456                //                if (segDirections[i].ordinal() % 2 == 0) {
457                //                    if (EN.abs(h) < lh) throw new AssertionError();
458                //                    lh = EN.abs(h);
459                //                } else {
460                //                    if (EN.abs(v) < lv) throw new AssertionError();
461                //                    lv = EN.abs(v);
462                //                }
463            }
464            // rotate the vertical vector by 90 degrees (clockwise) and add it to the horizontal vector
465            segSum = EN.sum(h, new EastNorth(v.north(), - v.east()));
466            //            if (EN.abs(segSum) < lh) throw new AssertionError();
467            this.heading = EN.polar(new EastNorth(0.,0.), segSum);
468        }
469    }
470
471    private enum Direction {
472        RIGHT, UP, LEFT, DOWN;
473        public Direction changeBy(int directionChange) {
474            int tmp = (this.ordinal() + directionChange) % 4;
475            if (tmp < 0) {
476                tmp += 4;          // the % operator can return negative value
477            }
478            return Direction.values()[tmp];
479        }
480    }
481
482    /**
483     * Make sure angle (up to 2*Pi) is in interval [ 0, 2*Pi ).
484     */
485    private static double standard_angle_0_to_2PI(double a) {
486        while (a >= 2 * Math.PI) {
487            a -= 2 * Math.PI;
488        }
489        while (a < 0) {
490            a += 2 * Math.PI;
491        }
492        return a;
493    }
494
495    /**
496     * Make sure angle (up to 2*Pi) is in interval ( -Pi, Pi ].
497     */
498    private static double standard_angle_mPI_to_PI(double a) {
499        while (a > Math.PI) {
500            a -= 2 * Math.PI;
501        }
502        while (a <= - Math.PI) {
503            a += 2 * Math.PI;
504        }
505        return a;
506    }
507
508    /**
509     * Class contains some auxiliary functions
510     */
511    private static class EN {
512        // rotate counter-clock-wise
513        public static EastNorth rotate_cc(EastNorth pivot, EastNorth en, double angle) {
514            double cosPhi = Math.cos(angle);
515            double sinPhi = Math.sin(angle);
516            double x = en.east() - pivot.east();
517            double y = en.north() - pivot.north();
518            double nx =  cosPhi * x - sinPhi * y + pivot.east();
519            double ny =  sinPhi * x + cosPhi * y + pivot.north();
520            return new EastNorth(nx, ny);
521        }
522        public static EastNorth sum(EastNorth en1, EastNorth en2) {
523            return new EastNorth(en1.east() + en2.east(), en1.north() + en2.north());
524        }
525        public static EastNorth diff(EastNorth en1, EastNorth en2) {
526            return new EastNorth(en1.east() - en2.east(), en1.north() - en2.north());
527        }
528        public static double polar(EastNorth en1, EastNorth en2) {
529            return Math.atan2(en2.north() - en1.north(), en2.east() -  en1.east());
530        }
531    }
532
533    /**
534     * Recognize angle to be approximately 0, 90, 180 or 270 degrees.
535     * returns an integral value, corresponding to a counter clockwise turn:
536     */
537    private static int angleToDirectionChange(double a, double deltaMax) throws RejectedAngleException {
538        a = standard_angle_mPI_to_PI(a);
539        double d0    = Math.abs(a);
540        double d90   = Math.abs(a - Math.PI / 2);
541        double d_m90 = Math.abs(a + Math.PI / 2);
542        int dirChange;
543        if (d0 < deltaMax) {
544            dirChange =  0;
545        } else if (d90 < deltaMax) {
546            dirChange =  1;
547        } else if (d_m90 < deltaMax) {
548            dirChange = -1;
549        } else {
550            a = standard_angle_0_to_2PI(a);
551            double d180 = Math.abs(a - Math.PI);
552            if (d180 < deltaMax) {
553                dirChange = 2;
554            } else
555                throw new RejectedAngleException();
556        }
557        return dirChange;
558    }
559
560    /**
561     * Exception: unsuited user input
562     */
563    private static class InvalidUserInputException extends Exception {
564        InvalidUserInputException(String message) {
565            super(message);
566        }
567        InvalidUserInputException() {
568            super();
569        }
570    }
571    /**
572     * Exception: angle cannot be recognized as 0, 90, 180 or 270 degrees
573     */
574    private static class RejectedAngleException extends Exception {
575        RejectedAngleException() {
576            super();
577        }
578    }
579
580    /**
581     * Don't check, if the current selection is suited for orthogonalization.
582     * Instead, show a usage dialog, that explains, why it cannot be done.
583     */
584    @Override
585    protected void updateEnabledState() {
586        setEnabled(getCurrentDataSet() != null);
587    }
588}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.