# Matrix方法 ### 作者微博: [@GcsSloop](http://weibo.com/GcsSloop) ### 相关文章: [自定义View目录](http://www.gcssloop.com/1970/01/CustomViewIndex/) 在上一篇文章中，我们对Matrix做了一个简单的了解，偏向理论，在本文中则会详细的讲解Matrix的具体用法，以及Matrix的一些实用技巧。 ## Matrix方法表 按照惯例，先放方法表做概览。 | 方法类别 | 相关API | 摘要 | | :------: | ---------------------------------------- | :------------------------- | | 设置(set) | setConcat setRotate setScale setSkew setTranslate | 设置变换 | | 前乘(pre) | preConcat preRotate preScale preSkew preTranslate | 前乘变换 | | 后乘(post) | postConcat postRotate postScale postSkew postTranslate | 后乘变换 | | 特殊方法 | setPolyToPoly setRectToRect rectStaysRect setSinCos | 一些特殊操作 | | 矩阵相关 | invert isAffine isIdentity | 求逆矩阵、 是否为仿射矩阵、 是否为单位矩阵 ... | ## Matrix方法详解 ### 构造方法 构造方法没有在上面表格中列出。 **无参构造** ``` java Matrix () ``` 创建一个全新的Matrix，使用格式如下： ``` java Matrix matrix = new Matrix(); ``` 通过这种方式创建出来的并不是一个数值全部为空的矩阵，而是一个单位矩阵,如下: ![](http://latex.codecogs.com/png.latex?$$ \\left [ \\begin{matrix} 1 & 0 & 0 \\\\ 0 & 1 & 0 \\\\ 0 & 0 & 1 \\end{1} \\right ] $$) **有参构造** ``` java Matrix (Matrix src) ``` 这种方法则需要一个已经存在的矩阵作为参数，使用格式如下: ``` java Matrix matrix = new Matrix(src); ``` 创建一个Matrix，并对src深拷贝(理解为新的matrix和src是两个对象，但内部数值相同即可)。 ### 基本方法 基本方法内容比较简单，在此处简要介绍一下。 **1.equals** 比较两个Matrix的数值是否相同。 **2.hashCode** 获取Matrix的哈希值。 **3.toString** 将Matrix转换为字符串: `Matrix{[1.0, 0.0, 0.0][0.0, 1.0, 0.0][0.0, 0.0, 1.0]}` **4.toShortString** 将Matrix转换为短字符串: `[1.0, 0.0, 0.0][0.0, 1.0, 0.0][0.0, 0.0, 1.0]` ### 数值操作 数值操作这一组方法可以帮助我们直接控制Matrix里面的数值。 **1.set** ``` java void set (Matrix src) ``` 没有返回值，有一个参数，作用是将参数Matrix的数值复制到当前Matrix中。如果参数为空，则重置当前Matrix，相当于`reset()`。 **2.reset** ``` java void reset () ``` 重置当前Matrix(将当前Matrix重置为单位矩阵)。 **3.setValues** ``` java void setValues (float[] values) ``` setValues的参数是浮点型的一维数组，长度需要大于9，拷贝数组中的前9位数值赋值给当前Matrix。 **4.getValues** ``` java void getValues (float[] values) ``` 很显然，getValues和setValues是一对方法，参数也是浮点型的一维数组，长度需要大于9，将Matrix中的数值拷贝进参数的前9位中。 ### 数值计算 **1.mapPoints** ``` java void mapPoints (float[] pts) void mapPoints (float[] dst, float[] src) void mapPoints (float[] dst, int dstIndex,float[] src, int srcIndex, int pointCount) ``` 计算一组点基于当前Matrix变换后的位置，(由于是计算点，所以参数中的float数组长度一般都是偶数的,若为奇数，则最后一个数值不参与计算)。 它有三个重载方法: (1) `void mapPoints (float[] pts)` 方法仅有一个参数，pts数组作为参数传递原始数值，计算结果仍存放在pts中。 示例: ``` java // 初始数据为三个点 (0, 0) (80, 100) (400, 300) float[] pts = new float[]{0, 0, 80, 100, 400, 300}; // 构造一个matrix，x坐标缩放0.5 Matrix matrix = new Matrix(); matrix.setScale(0.5f, 1f); // 输出pts计算之前数据 Log.i(TAG, "before: "+ Arrays.toString(pts)); // 调用map方法计算 matrix.mapPoints(pts); // 输出pts计算之后数据 Log.i(TAG, "after : "+ Arrays.toString(pts)); ``` 结果: ``` before: [0.0, 0.0, 80.0, 100.0, 400.0, 300.0] after : [0.0, 0.0, 40.0, 100.0, 200.0, 300.0] ``` (2) `void mapPoints (float[] dst, float[] src)` ，src作为参数传递原始数值，计算结果存放在dst中，src不变。 如果原始数据需要保留则一般使用这种方法。 示例: ``` java // 初始数据为三个点 (0, 0) (80, 100) (400, 300) float[] src = new float[]{0, 0, 80, 100, 400, 300}; float[] dst = new float[6]; // 构造一个matrix，x坐标缩放0.5 Matrix matrix = new Matrix(); matrix.setScale(0.5f, 1f); // 输出计算之前数据 Log.i(TAG, "before: src="+ Arrays.toString(src)); Log.i(TAG, "before: dst="+ Arrays.toString(dst)); // 调用map方法计算 matrix.mapPoints(dst,src); // 输出计算之后数据 Log.i(TAG, "after : src="+ Arrays.toString(src)); Log.i(TAG, "after : dst="+ Arrays.toString(dst)); ``` 结果: ``` before: src=[0.0, 0.0, 80.0, 100.0, 400.0, 300.0] before: dst=[0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] after : src=[0.0, 0.0, 80.0, 100.0, 400.0, 300.0] after : dst=[0.0, 0.0, 40.0, 100.0, 200.0, 300.0] ``` (3) `void mapPoints (float[] dst, int dstIndex,float[] src, int srcIndex, int pointCount)` 可以指定只计算一部分数值。 | 参数 | 摘要 | | ---------- | ------------ | | dst | 目标数据 | | dstIndex | 目标数据存储位置起始下标 | | src | 源数据 | | srcIndex | 源数据存储位置起始下标 | | pointCount | 计算的点个数 | 示例: > >将第二、三个点计算后存储进dst最开始位置。 ``` java // 初始数据为三个点 (0, 0) (80, 100) (400, 300) float[] src = new float[]{0, 0, 80, 100, 400, 300}; float[] dst = new float[6]; // 构造一个matrix，x坐标缩放0.5 Matrix matrix = new Matrix(); matrix.setScale(0.5f, 1f); // 输出计算之前数据 Log.i(TAG, "before: src="+ Arrays.toString(src)); Log.i(TAG, "before: dst="+ Arrays.toString(dst)); // 调用map方法计算(最后一个2表示两个点，即四个数值,并非两个数值) matrix.mapPoints(dst, 0, src, 2, 2); // 输出计算之后数据 Log.i(TAG, "after : src="+ Arrays.toString(src)); Log.i(TAG, "after : dst="+ Arrays.toString(dst)); ``` 结果: ``` before: src=[0.0, 0.0, 80.0, 100.0, 400.0, 300.0] before: dst=[0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0] after : src=[0.0, 0.0, 80.0, 100.0, 400.0, 300.0] after : dst=[40.0, 100.0, 200.0, 300.0, 0.0, 0.0] ``` **2.mapRadius** ``` java float mapRadius (float radius) ``` 测量半径，由于圆可能会因为画布变换变成椭圆，所以此处测量的是平均半径。 示例: ``` java float radius = 100; float result = 0; // 构造一个matrix，x坐标缩放0.5 Matrix matrix = new Matrix(); matrix.setScale(0.5f, 1f); Log.i(TAG, "mapRadius: "+radius); result = matrix.mapRadius(radius); Log.i(TAG, "mapRadius: "+result); ``` 结果: ``` mapRadius: 100.0 mapRadius: 70.71068 ``` **3.mapRect** ``` boolean mapRect (RectF rect) boolean mapRect (RectF dst, RectF src) ``` 测量矩形变换后位置。 (1) `boolean mapRect (RectF rect)` 测量rect并将测量结果放入rect中，返回值是判断矩形经过变换后是否仍为矩形。 示例： ``` java RectF rect = new RectF(400, 400, 1000, 800); // 构造一个matrix Matrix matrix = new Matrix(); matrix.setScale(0.5f, 1f); matrix.postSkew(1,0); Log.i(TAG, "mapRadius: "+rect.toString()); boolean result = matrix.mapRect(rect); Log.i(TAG, "mapRadius: "+rect.toString()); Log.e(TAG, "isRect: "+ result); ``` 结果： ``` mapRadius: RectF(400.0, 400.0, 1000.0, 800.0) mapRadius: RectF(600.0, 400.0, 1300.0, 800.0) isRect: false ``` > >由于使用了错切，所以返回结果为false。 (2) `boolean mapRect (RectF dst, RectF src)` 测量src并将测量结果放入dst中，返回值是判断矩形经过变换后是否仍为矩形,和之前没有什么太大区别，此处就不啰嗦了。 **4.mapVectors** 测量向量。 ``` java void mapVectors (float[] vecs) void mapVectors (float[] dst, float[] src) void mapVectors (float[] dst, int dstIndex, float[] src, int srcIndex, int vectorCount) ``` `mapVectors` 与 `mapPoints` 基本上是相同的，可以直接参照上面的`mapPoints`使用方法。 而两者唯一的区别就是`mapVectors`不会受到位移的影响，这符合向量的定律，如果你不了解的话，请找到以前教过你的老师然后把学费要回来。 区别: ``` java float[] src = new float[]{1000, 800}; float[] dst = new float[2]; // 构造一个matrix Matrix matrix = new Matrix(); matrix.setScale(0.5f, 1f); matrix.postTranslate(100,100); // 计算向量, 不受位移影响 matrix.mapVectors(dst, src); Log.i(TAG, "mapVectors: "+Arrays.toString(dst)); // 计算点 matrix.mapPoints(dst, src); Log.i(TAG, "mapPoints: "+Arrays.toString(dst)); ``` 结果: ``` mapVectors: [500.0, 800.0] mapPoints: [600.0, 900.0] ``` ### set、pre 与 post 对于四种基本变换 平移(translate)、缩放(scale)、旋转(rotate)、 错切(skew) 它们每一种都三种操作方法，分别为 设置(set)、 前乘(pre) 和 后乘 (post)。 **关于四种基本变换的知识和三种对应操作的区别，详细可以参考 [Canvas之画布操作](http://www.gcssloop.com/2015/02/Canvas_Convert/) 和 [Matrix原理](http://www.gcssloop.com/2015/02/Matrix_Basic/) 这两篇文章的内容。** 由于之前的文章已经详细的讲解过了它们的原理与用法，所以此处就简要的介绍一下: | 方法 | 简介 | | ---- | ------------------------------------ | | set | 设置，会覆盖掉之前的数值，导致之前的操作失效。 | | pre | 前乘，相当于矩阵的右乘， `M' = M * S` (S指为特殊矩阵) | | post | 后乘，相当于矩阵的左乘，`M' = S * M` （S指为特殊矩阵） | **Matrix 相关的重要知识：** - 1.一开始从Canvas中获取到到Matrix并不是初始矩阵，而是经过偏移后到矩阵，且偏移距离就是距离屏幕左上角的位置。 - > 这个可以用于判定View在屏幕上的绝对位置，View可以根据所处位置做出调整。 - 2.构造Matrix时使用的是矩阵乘法，前乘(pre)与后乘(post)结果差别很大。 - > 这个直接参见上一篇文章 [Matrix原理](http://www.gcssloop.com/2015/02/Matrix_Basic/) 即可。 - 3.受矩阵乘法影响，后面的执行的操作可能会影响到之前的操作。 - > 使用时需要注意构造顺序。 ### 特殊方法 这一类方法看似不起眼，但拿来稍微加工一下就可能制作意想不到的效果。 **1.setPolyToPoly** ```java boolean setPolyToPoly ( float[] src, // 原始数组 src [x,y]，存储内容为一组点 int srcIndex, // 原始数组开始位置 float[] dst, // 目标数组 dst [x,y]，存储内容为一组点 int dstIndex, // 目标数组开始位置 int pointCount) // 要使用点的数量 取值范围是: 0到4 ``` Poly全称是Polygon，多边形的意思，了解了意思大致就能知道这个方法是做什么用的了，应该与PS中自由变换差不多。 ![](http://ww1.sinaimg.cn/large/005Xtdi2jw1f71ppx7q0lg30go0b44ga.gif) > 从参数我们可以了解到setPolyToPoly最多可以支持4个点，也就是图形的四个角，可以通过这四个角将图片变换成其他形状。 ### 矩阵相关 ## Matrix实用技巧 ## About ## 参考资料