導語

首先，看一下效果

可能各位在別處看到過類似的東西，我在微信的文章末尾看到有個玩意，感覺有意思，就用代碼實現一下。這篇文章主要把握寫代碼的思路展示一下。
看到上圖，我想各位能想到最簡單的實現方案就是用動畫，切很多圖出來，然後就可以輕鬆實現了。爲了不讓自己再舒適區裏呆的太安逸，就弄點麻煩的：通過計算來實現。文章的末尾會將全部代碼貼出，複製可以直接運行。

需要回憶的知識

重力勢能 E = mgh

動能 E = ½mv²

在理想狀態下，動能和重力式能可以相互轉換，且能量守恆

如果不想太注意細節，以上的知識可以忽略

繪製流程

繪製5個帶繩子的球

這步非常簡單，概括來說就是：

確定球的圓心座標O
畫固定長度的線段OA
以點O爲圓心，畫固定半徑的球（這樣就完成了一個帶繩的球）
繪製多個帶繩的球

相關代碼在文章末尾已經貼出來了（82-124行，代碼中有後續的細節處理，需要甄別下相關的代碼），這裏只是寫下思路，不再重複貼代碼了

讓球旋轉

靜態圖爲：

讓帶繩子的球旋轉，實際上就是改變上圖的角α；當α越大，偏移的角度越大；當α越小，偏移的角度越小。
爲了讓計算簡單，先假設一些前提：

α的最大值爲45°（這裏可以自由給值）
每次刷新屏幕α改變的值的大小一致且爲1（也就是調用invalidate()方法）
一開始α爲45°

有了這些前提限制，實際上，每一次繪圖我們的已知條件爲：

O點的座標
大圓的半徑 = 繩子的長度 + 小圓的半徑
α的值（因爲前提中的2和3，繪製的時候是可以知道當前α的角度）

所以，這步的大致流程爲：

根據大圓的圓心O、半徑R，當前α的角度，求B點的座標（跟前一篇類似，通過畫弧，再通過PathMeasure.getPosTan()來獲得相應點的座標）
繪製線段OB
以B點爲圓心，畫半徑爲固定值的小圓

相關代碼在文章末尾已經貼出來了（131-224行，代碼中有後續的細節處理，需要甄別下相關的代碼），這裏只是寫下思路，不再重複貼代碼了
如果第一步不知道如何去測量B點的座標，建議先去看下我前兩篇的文章
音量調節
 繪製儀表盤

模擬現實

在上一步中，我們爲了簡化模型，讓α的改變量每次都爲1，但是，這與現實不相符。現實情況是這樣的：

球偏移到最高點時，速度很慢，基本上爲0
球偏移到最低點，速度最快

文章一開始，我們已經準備好了需要回憶的知識，現在，讓我們回到物理學課堂，說一說簡單的擺鐘模型計算：

條件：繩子的長爲L，球A靜止時，豎直方向的夾角爲α
求：當與豎直方向的夾角爲β時的角速度

解題步驟

求總機械能

當球靜止時，機械能 = 重力勢能
一般情況的表示
當球運動時，機械能 = 重力勢能 + 動能

經過計算可以得到：
又有公式：
所以最終的結果爲

迴歸到代碼中

好了，得出了結論，讓我們回到代碼中來：

//計算當前的速率
float v = (float) Math.sqrt(2 * 9.8 * L * (Math.cos( β* Math.PI / 180) - cos(α* Math.PI / 180)));
//計算角速度
float w = v / L;

說明：這裏只是擬合，並沒有特別精確。我們認爲當前角度到改變後的角度之間的角速度是一致的，都爲當前角度所對應的角速度；所以，在當前角度下，改變角度的量爲：
具體的實現過程在下面代碼的243-250行，是不是感覺很簡單？

全部代碼

上面羅裏吧嗦的半天，終於給出來了可以複製的東西 O(∩_∩)O~

/**
 * Created by kevin on 2016/9/2.
 * <p>
 * 需要推敲的地方：
 * 1.並排繪製多個帶繩子的球
 * 2.讓左右兩端的球可以旋轉
 * 3.爲了模擬現實，需要根據物理學來計算單位時間旋轉的角度
 */
public class Pendulum extends View {

    private Paint linePaint;
    private int width;
    private int height;

    private Path linePath;//用來繪製靜態部分的Path
    private Path bigCirclePath;//用來測量大圓的Path
    private Path rotateLinePath;//用來繪製動態部分的Path

    private int stroke = 5; //線段的寬度
    private int r = 20;    //圓圈的半徑
    private int length = 400; //線的長度
    private int number = 5; //球的個數（奇數，偶數感覺醜就沒實現）
    private static int angle = 50;//最大旋轉角度

    // 第一個參數表示角度；負數表示左邊球旋轉的角度，正數表示右邊球旋轉的角度
    // +angle表示右側球偏離最大的角度爲30度
    // -angle表示左側球偏離最大的角度爲30度
    // 第二個參數表示方向；-1表示從右往左擺動，1表示從左往右擺動
    private float[] degree = new float[]{angle, -1};

    private float t = 30f;//時間；可以用來控制速率，t越小，擺鐘越慢；t越大，擺鐘越快
    private float cosO;//cosθ,是個固定值
    private float gr2;//2gr，是個固定值
    private int interval = 40;//時間間隔
    private long last;//上次的時間
    private long now ;//當前的時間

    public Pendulum(Context context) {
        super(context);
        initPaint();
        calCosOAnd2gr();
    }

    public Pendulum(Context context, AttributeSet attrs) {
        super(context, attrs);
        initPaint();
        calCosOAnd2gr();
    }

    public Pendulum(Context context, AttributeSet attrs, int defStyleAttr) {
        super(context, attrs, defStyleAttr);
        initPaint();
        calCosOAnd2gr();
    }

    /**
     * 用來計算cosθ和2gr
     */
    private void calCosOAnd2gr() {
        //這裏爲了避免cosα-cosθ=0的情況，所以+0.1
        cosO = (float) Math.cos((angle + 0.1f) * Math.PI / 180);
        //2倍的重力加速度乘以半徑
        gr2 = (float) (9.8 * r * 2);
    }

    @Override
    protected void onDraw(Canvas canvas) {
        super.onDraw(canvas);
        canvas.translate(width / 2, height / 2);

        drawPic(canvas);
        rotate(canvas);

    }


    /**
     * 繪製靜態圖形
     *
     * @param canvas
     */
    private void drawPic(Canvas canvas) {
        if (number < 1) {
            throw new IllegalArgumentException("數量不能小於1");
        }
        int x;
        if (number % 2 == 1) {
            //奇數的情況
            //用來確定最外層的位置，例如：如果number爲3，leftNumber爲1
            //                          number爲5，leftNumber爲2
            //                          number爲7，leftNumber爲3
            int leftNumber = number / 2;

            for (int i = -leftNumber; i <= leftNumber; i++) {
                if (isRight()) {
                    //最右側在搖擺
                    if (i == leftNumber)
                        continue;
                } else if (!isRight()) {
                    //最左側的在搖擺
                    if (i == -leftNumber)
                        continue;
                }
                //計算圓心的橫座標x
                x = 2 * r * i;
                if (linePath == null)
                    linePath = new Path();
                linePath.reset();
                //move到圓心(更準確的座標爲(x,-r),圓繪製出來會把部分線段覆蓋；這裏只是爲了方便表示，不再增加多餘的點)
                linePath.moveTo(x, 0);
                //畫直線到頂點，（頂點離圓心= 線段的長度 + 半徑）
                linePath.lineTo(x, -(r + length));
                //繪製直線
                linePaint.setStyle(Paint.Style.FILL_AND_STROKE);
                canvas.drawPath(linePath, linePaint);
                //繪製圓圈，爲了不重合，使用FILL，不繪製線的寬度
                linePaint.setStyle(Paint.Style.FILL);
                canvas.drawCircle(x, 0, r, linePaint);
            }
        } else if (number % 2 == 0) {
            //偶數
            throw new IllegalArgumentException("偶數太醜，沒有繪製");
        }
    }

    /**
     * 繪製旋轉的圖形
     *
     * @param canvas
     */
    private void rotate(Canvas canvas) {
        //左側球運動和右側球運動是對稱的，使用direction（值爲+1或-1）來做標記
        int direction;
        if (isRight()) {
            //右側球運動，+1
            direction = 1;
        } else {
            //左側球於東，-1
            direction = -1;
        }
        //measure.getPosTan()中不接受負數，這裏需要取絕對值
        float nowDegree = Math.abs(degree[0]);

        linePaint.setStyle(Paint.Style.STROKE);
        //確定單側外層圖片的個數
        int pointNumber = number / 2;
        //確定靜態圓形的橫座標，與drawPic中的（x = 2 * r * i）相似
        int x = 2 * r * pointNumber * direction;
        //用來確定大圓圓心的座標，同時也是線段頂點的座標
        float[] topPoint = new float[]{x, -(r + length)};

        int totalLength = length + r;
        if (bigCirclePath == null)
            bigCirclePath = new Path();
        bigCirclePath.reset();
        //rectF是用來繪製弧形的：以線段的頂點爲圓心，length + r爲半徑畫弧形
        RectF rectF = new RectF(topPoint[0] - totalLength, topPoint[1] - totalLength, topPoint[0] + totalLength, topPoint[1] + totalLength);
        //繪製1/4個圓的弧形
        bigCirclePath.addArc(rectF, 90, -90 * direction);

        //用來確定旋轉nowDegree時的邊界座標；
        float[] rotatePoint = new float[2];
        PathMeasure measure = new PathMeasure(bigCirclePath, false);
        //此時，rotatePoint的座標就爲我們圖中小圓圈圓心的座標
        measure.getPosTan(measure.getLength() * (nowDegree) / 90, rotatePoint, null);
        //到現在爲止，我們已經知道了圓心的座標以及線段頂點的座標了。
        //下面，我們就鏈接這個兩個點，並以rotatePoint爲圓心畫圓

        //畫線段
        if (rotateLinePath == null)
            rotateLinePath = new Path();
        rotateLinePath.reset();
        rotateLinePath.moveTo(topPoint[0], topPoint[1]);
        rotateLinePath.lineTo(rotatePoint[0], rotatePoint[1]);
        canvas.drawPath(rotateLinePath, linePaint);
        //畫圓
        linePaint.setStyle(Paint.Style.FILL);
        canvas.drawCircle(rotatePoint[0], rotatePoint[1], r, linePaint);

        //顯示文字用的，不用理會
//        linePaint.setTextSize(40);
//        canvas.drawText("當前的改變量：" + rotateAngle(), -200, 100, linePaint);

        //degree[1]表示方向，當爲1時，表示從左向右運動，那麼degree[0]需要不斷增加（這是我規定的；當然要修改的話，可以根據情況來修改，估計修改時會暈菜一段時間）
        if (degree[1] == 1) {
            //從總往右,degree增大
            if (degree[0] < angle) {
                //計算需要轉動的角度
                float changeAngle = rotateAngle();
                //改變當前角度的值
                degree[0] = degree[0] + changeAngle;
                if (degree[0] >= angle) {
                    //轉過頭情況的處理：掉頭，放到起始位置
                    degree[0] = angle;
                    degree[1] = -1;
                }
                refreshPic();
            }
            //當達到最右側時，方向翻轉
            if (degree[0] >= angle) {
                degree[1] = -1;
            }
        }
        //degree[1]表示方向，當爲-1時，表示從右向左運動，那麼degree[0]需要不斷減小（這是我規定的；當然要修改的話，可以根據情況來修改，估計修改時會暈菜一段時間）
        else if (degree[1] == -1) {
            //從右往左，degree減小
            if (degree[0] > -angle) {
                //計算需要轉動的角度
                float changeAngle = rotateAngle();
                //改變當前角度的值
                degree[0] = degree[0] - changeAngle;
                if (degree[0] <= -angle) {
                    //轉過頭情況的處理：掉頭，放到起始位置
                    degree[0] = -angle;
                    degree[1] = 1;
                }
                refreshPic();
            }
            //當達到最左側時，方向翻轉
            if (degree[0] <= -angle) {
                degree[1] = 1;
            }
        }
    }

    private void refreshPic() {
        now = System.currentTimeMillis();
        long i = now - last;
        long post = interval - i;
        postInvalidateDelayed(post);
        if (post < 0) {
//            Log.e("ddd", "p-->" + post);
        }
        last = now;
    }

    /**
     * 計算當前需要轉動的角度
     *
     * @return
     */
    private float rotateAngle() {
        //計算當前的速率
        float v = (float) Math.sqrt(gr2 * (Math.cos(Math.abs(degree[0]) * Math.PI / 180) - cosO));
        //計算需要改變的弧度
        float changedAngle = t * v / length;
        if (changedAngle == 0) {
            changedAngle = 0.001f;
        }
        return changedAngle;
    }

    /**
     * 判斷是否是右側的圓球在動
     *
     * @return true-->右側的圓球在動
     * false-->左側的圓球在動
     */
    private boolean isRight() {
        boolean flag = false;
        //degree[0]大於0，表示右側球在動
        //degree[1]小於0，表示左側球在動
        if (degree[0] > 0) {
            flag = true;
        } else if (degree[0] < 0) {
            flag = false;
        } else if (degree[0] == 0) {
            //如果degree等於0，需要根據方向來判斷哪個求在動
            //degree[1]等於-1表示：球是從右往左在運動，此時，球的速度 v-->0，但還是右側的球在動
            if (degree[1] == -1) {
                flag = true;
            }
            //與上面的情況相反，是左側的球在動
            else if (degree[1] == 1) {
                flag = false;
            }
        }
        return flag;
    }

    @Override
    protected void onSizeChanged(int w, int h, int oldw, int oldh) {
        super.onSizeChanged(w, h, oldw, oldh);
        width = w;
        height = h;
    }

    private void initPaint() {
        last = System.currentTimeMillis();
        //這裏不想弄多個Paint,就用一個Paint來替代了，如果有需要，可以增加Paint來繪製指定的圖形
        linePaint = new Paint();
        linePaint.setStrokeWidth(stroke);
        linePaint.setAntiAlias(true);
        linePaint.setStyle(Paint.Style.FILL_AND_STROKE);
        linePaint.setColor(0xff4897fe);
    }
}

結語

用些簡單的物理學知識，感覺好奇怪，不過還好，物理學翻譯成代碼也只有3行而已。

轉載請標明出處：http://blog.csdn.net/qq_26411333/article/details/52421086

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導語

需要回憶的知識

繪製流程

繪製5個帶繩子的球

讓球旋轉

模擬現實

解題步驟

迴歸到代碼中

全部代碼

結語

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