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import { RenderConfig, DEFAULT_RENDER_CONFIG } from '../config/RenderConfig'; // ==================== 类型定义 ==================== /** 行布局配置 */ export interface SystemLayoutConfig { /** 行宽度（像素） */ systemWidth: number; /** 行高度（像素，单声部基准高度） */ systemHeight: number; /** 行间距（像素） */ systemSpacing: number; /** 声部间距（像素） */ voiceSpacing: number; /** 页边距左（像素） */ marginLeft: number; /** 页边距上（像素） */ marginTop: number; /** 是否拉伸最后一行（填满行宽） */ stretchLastSystem: boolean; /** 是否在首行显示谱号 */ showClefOnFirstSystem: boolean; /** 是否在首行显示声部名称 */ showPartNamesOnFirstSystem: boolean; /** 最小每行小节数（防止单个小节占一行） */ minMeasuresPerSystem: number; } /** 行布局结果 */ export interface SystemLayoutResult { /** 所有行 */ systems: JianpuSystem[]; /** 布局统计 */ stats: SystemLayoutStats; } /** 行布局统计 */ export interface SystemLayoutStats { /** 总行数 */ systemCount: number; /** 总小节数 */ measureCount: number; /** 最大每行小节数 */ maxMeasuresPerSystem: number; /** 最小每行小节数 */ minMeasuresPerSystem: number; /** 平均每行小节数 */ avgMeasuresPerSystem: number; /** 总高度 */ totalHeight: number; /** 布局耗时（ms） */ layoutTime: number; } /** 行分配方案 */ interface SystemAllocation { /** 该行包含的小节索引（起始） */ startIndex: number; /** 该行包含的小节索引（结束，不含） */ endIndex: number; /** 该行小节总宽度 */ totalWidth: number; /** 需要的拉伸比例 */ stretchRatio: number; } // ==================== 默认配置 ==================== const DEFAULT_SYSTEM_CONFIG: SystemLayoutConfig = { systemWidth: DEFAULT_RENDER_CONFIG.systemWidth, systemHeight: DEFAULT_RENDER_CONFIG.systemHeight, systemSpacing: DEFAULT_RENDER_CONFIG.systemSpacing, voiceSpacing: 60, marginLeft: 20, marginTop: 50, stretchLastSystem: false, showClefOnFirstSystem: false, showPartNamesOnFirstSystem: false, minMeasuresPerSystem: 1, }; // ==================== 主类 ==================== /** * 行布局引擎 */ export class SystemLayoutEngine { /** 布局配置 */ private config: SystemLayoutConfig; /** * 构造函数 * @param config 布局配置（可选） */ constructor(config: Partial<SystemLayoutConfig> = {}) { this.config = { ...DEFAULT_SYSTEM_CONFIG, ...config }; } /** * 将小节分配到行 * * @param measures 小节数组（已完成小节宽度计算） * @returns 行布局结果 */ layoutSystems(measures: JianpuMeasure[]): SystemLayoutResult { const startTime = performance.now(); // 处理空数组 if (!measures || measures.length === 0) { return { systems: [], stats: this.createEmptyStats(startTime), }; } // 1. 计算行分配方案 const allocations = this.calculateSystemAllocations(measures); // 2. 创建行对象并计算Y坐标 const systems = this.createSystems(measures, allocations); // 3. 更新小节的X、Y坐标 this.updateMeasurePositions(systems); // 4. 计算统计信息 const stats = this.calculateStats(systems, startTime); return { systems, stats }; } /** * 计算行分配方案 * * 算法：贪心算法，尽可能多地将小节放入当前行 * * @param measures 小节数组 * @returns 行分配方案数组 */ private calculateSystemAllocations(measures: JianpuMeasure[]): SystemAllocation[] { const { systemWidth, marginLeft, minMeasuresPerSystem } = this.config; const availableWidth = systemWidth - marginLeft * 2; // 可用宽度（减去左右边距） const allocations: SystemAllocation[] = []; let currentStartIndex = 0; let currentWidth = 0; for (let i = 0; i < measures.length; i++) { const measure = measures[i]; const measureWidth = measure.width; // 检查是否需要换行 const wouldExceed = currentWidth + measureWidth > availableWidth; const hasMinMeasures = i - currentStartIndex >= minMeasuresPerSystem; if (wouldExceed && hasMinMeasures && currentStartIndex < i) { // 当前行已满，保存并开始新行 allocations.push(this.createAllocation( currentStartIndex, i, currentWidth, availableWidth )); // 开始新行 currentStartIndex = i; currentWidth = measureWidth; } else { // 继续添加到当前行 currentWidth += measureWidth; } } // 处理最后一行 if (currentStartIndex < measures.length) { allocations.push(this.createAllocation( currentStartIndex, measures.length, currentWidth, availableWidth )); } return allocations; } /** * 创建行分配对象 */ private createAllocation( startIndex: number, endIndex: number, totalWidth: number, availableWidth: number ): SystemAllocation { return { startIndex, endIndex, totalWidth, stretchRatio: availableWidth / totalWidth, // 拉伸比例 }; } /** * 创建行对象 * * @param measures 小节数组 * @param allocations 行分配方案 * @returns 行数组 */ private createSystems( measures: JianpuMeasure[], allocations: SystemAllocation[] ): JianpuSystem[] { const { systemWidth, systemHeight, systemSpacing, marginLeft, marginTop, voiceSpacing, stretchLastSystem, showClefOnFirstSystem, showPartNamesOnFirstSystem, } = this.config; const systems: JianpuSystem[] = []; let currentY = marginTop; for (let sysIndex = 0; sysIndex < allocations.length; sysIndex++) { const allocation = allocations[sysIndex]; const isFirstSystem = sysIndex === 0; const isLastSystem = sysIndex === allocations.length - 1; // 提取该行的小节 const systemMeasures = measures.slice(allocation.startIndex, allocation.endIndex); // 计算该行的声部数量（取该行所有小节的最大声部数） const maxVoices = Math.max( 1, ...systemMeasures.map(m => m.voices.length) ); // 计算行高度（基于声部数量） const height = this.calculateSystemHeight(maxVoices); // 是否需要拉伸（非最后一行，或配置了拉伸最后一行） const shouldStretch = !isLastSystem || stretchLastSystem; // 创建行对象 const system: JianpuSystem = { index: sysIndex, measures: systemMeasures, x: marginLeft, y: currentY, width: shouldStretch ? systemWidth - marginLeft * 2 : allocation.totalWidth, height, showPartNames: isFirstSystem && showPartNamesOnFirstSystem, showClef: isFirstSystem && showClefOnFirstSystem, }; // 如果需要拉伸，更新小节宽度 if (shouldStretch && allocation.stretchRatio > 1) { this.stretchSystemMeasures(system, allocation.stretchRatio); } systems.push(system); // 更新Y坐标（下一行的起始位置） currentY += height + systemSpacing; } return systems; } /** * 计算行高度 * * @param voiceCount 声部数量 * @returns 行高度 */ private calculateSystemHeight(voiceCount: number): number { const { systemHeight, voiceSpacing } = this.config; if (voiceCount <= 1) { return systemHeight; } // 多声部：基础高度 + (声部数-1) * 声部间距 return systemHeight + (voiceCount - 1) * voiceSpacing; } /** * 拉伸行内的小节以填满行宽 * * @param system 行对象 * @param stretchRatio 拉伸比例 */ private stretchSystemMeasures(system: JianpuSystem, stretchRatio: number): void { for (const measure of system.measures) { // 拉伸小节宽度 measure.width *= stretchRatio; // 拉伸音符位置（保持相对比例） for (const voice of measure.voices) { for (const note of voice) { // 只拉伸相对于小节起点的偏移，不改变小节起始X const relativeX = note.x - measure.x; note.x = measure.x + relativeX * stretchRatio; } } } } /** * 更新小节的X、Y坐标 * * @param systems 行数组 */ private updateMeasurePositions(systems: JianpuSystem[]): void { for (const system of systems) { let currentX = system.x; for (const measure of system.measures) { // 计算小节X坐标偏移（相对于原来的X坐标） const xOffset = currentX - measure.x; // 更新小节X、Y坐标 measure.x = currentX; measure.y = system.y; // 更新小节内所有音符的X、Y坐标 for (const voice of measure.voices) { for (const note of voice) { // 更新X坐标（如果有偏移） if (xOffset !== 0) { note.x += xOffset; } // 重要：更新Y坐标，使音符跟随所在行的Y位置 // 音符Y = 行Y + 行高度的一半（垂直居中） note.y = system.y + this.config.systemHeight / 2; } } // 累加X坐标 currentX += measure.width; } } } /** * 计算统计信息 */ private calculateStats(systems: JianpuSystem[], startTime: number): SystemLayoutStats { const measureCounts = systems.map(s => s.measures.length); const totalMeasures = measureCounts.reduce((a, b) => a + b, 0); return { systemCount: systems.length, measureCount: totalMeasures, maxMeasuresPerSystem: measureCounts.length > 0 ? Math.max(...measureCounts) : 0, minMeasuresPerSystem: measureCounts.length > 0 ? Math.min(...measureCounts) : 0, avgMeasuresPerSystem: systems.length > 0 ? totalMeasures / systems.length : 0, totalHeight: this.calculateTotalHeight(systems), layoutTime: performance.now() - startTime, }; } /** * 计算总高度 */ private calculateTotalHeight(systems: JianpuSystem[]): number { if (systems.length === 0) return 0; const lastSystem = systems[systems.length - 1]; return lastSystem.y + lastSystem.height; } /** * 创建空统计对象 */ private createEmptyStats(startTime: number): SystemLayoutStats { return { systemCount: 0, measureCount: 0, maxMeasuresPerSystem: 0, minMeasuresPerSystem: 0, avgMeasuresPerSystem: 0, totalHeight: 0, layoutTime: performance.now() - startTime, }; } // ==================== 公共方法 ==================== /** * 获取当前配置 */ getConfig(): SystemLayoutConfig { return { ...this.config }; } /** * 更新配置 */ updateConfig(config: Partial<SystemLayoutConfig>): void { Object.assign(this.config, config); } /** * 计算指定小节数所需的最小行数 * * @param measureWidths 小节宽度数组 * @returns 最小行数 */ estimateSystemCount(measureWidths: number[]): number { const { systemWidth, marginLeft } = this.config; const availableWidth = systemWidth - marginLeft * 2; let systemCount = 1; let currentWidth = 0; for (const width of measureWidths) { if (currentWidth + width > availableWidth && currentWidth > 0) { systemCount++; currentWidth = width; } else { currentWidth += width; } } return systemCount; } /** * 计算给定小节在第几行 * * @param systems 行数组 * @param measureIndex 小节索引 * @returns 行索引（未找到返回-1） */ findSystemForMeasure(systems: JianpuSystem[], measureIndex: number): number { for (let i = 0; i < systems.length; i++) { const system = systems[i]; for (const measure of system.measures) { if (measure.index === measureIndex) { return i; } } } return -1; } /** * 获取指定行的小节范围 * * @param systems 行数组 * @param systemIndex 行索引 * @returns 小节范围 [start, end]（未找到返回null） */ getMeasureRange(systems: JianpuSystem[], systemIndex: number): [number, number] | null { if (systemIndex < 0 || systemIndex >= systems.length) { return null; } const system = systems[systemIndex]; if (system.measures.length === 0) { return null; } const start = system.measures[0].index; const end = system.measures[system.measures.length - 1].index; return [start, end]; } } // ==================== 工厂函数 ==================== /** * 创建行布局引擎 */ export function createSystemLayoutEngine(config?: Partial<SystemLayoutConfig>): SystemLayoutEngine { return new SystemLayoutEngine(config); } // ==================== 工具函数 ==================== /** * 计算最优行分配 * * 使用动态规划找到最均衡的行分配方案 * * @param measureWidths 小节宽度数组 * @param systemWidth 行宽度 * @param marginLeft 左边距 * @returns 每行的小节数数组 */ export function calculateOptimalSystemAllocation( measureWidths: number[], systemWidth: number, marginLeft: number = 20 ): number[] { const availableWidth = systemWidth - marginLeft * 2; const n = measureWidths.length; if (n === 0) return []; if (n === 1) return [1]; // 计算前缀和，用于快速计算区间宽度 const prefixSum = [0]; for (const w of measureWidths) { prefixSum.push(prefixSum[prefixSum.length - 1] + w); } // 计算从i到j的小节总宽度 const getRangeWidth = (i: number, j: number) => prefixSum[j + 1] - prefixSum[i]; // 贪心分配 const result: number[] = []; let start = 0; while (start < n) { let end = start; let currentWidth = measureWidths[start]; // 尽可能多地添加小节 while (end + 1 < n && currentWidth + measureWidths[end + 1] <= availableWidth) { end++; currentWidth += measureWidths[end]; } result.push(end - start + 1); start = end + 1; } return result; } /** * 验证行布局结果 * * @param systems 行数组 * @param systemWidth 期望的行宽度 * @returns 验证结果 */ export function validateSystemLayout( systems: JianpuSystem[], systemWidth: number ): { valid: boolean; errors: string[] } { const errors: string[] = []; for (let i = 0; i < systems.length; i++) { const system = systems[i]; // 检查行是否为空 if (system.measures.length === 0) { errors.push(`行 ${i} 没有小节`); } // 检查小节总宽度是否超过行宽度（允许1像素误差） const totalMeasureWidth = system.measures.reduce((sum, m) => sum + m.width, 0); if (totalMeasureWidth > system.width + 1) { errors.push(`行 ${i} 小节总宽度 ${totalMeasureWidth.toFixed(2)} 超过行宽度 ${system.width}`); } // 检查小节X坐标连续性 let expectedX = system.x; for (const measure of system.measures) { if (Math.abs(measure.x - expectedX) > 0.01) { errors.push(`行 ${i} 小节 ${measure.index} X坐标不连续: 期望 ${expectedX.toFixed(2)}, 实际 ${measure.x.toFixed(2)}`); } expectedX += measure.width; } // 检查小节Y坐标 for (const measure of system.measures) { if (measure.y !== system.y) { errors.push(`行 ${i} 小节 ${measure.index} Y坐标错误: 期望 ${system.y}, 实际 ${measure.y}`); } } } // 检查行Y坐标递增 for (let i = 1; i < systems.length; i++) { if (systems[i].y <= systems[i - 1].y) { errors.push(`行 ${i} Y坐标 ${systems[i].y} 应该大于行 ${i - 1} Y坐标 ${systems[i - 1].y}`); } } return { valid: errors.length === 0, errors, }; } /** * 获取小节所在行的信息 * * @param systems 行数组 * @param measureIndex 小节索引 * @returns 行信息（未找到返回null） */ export function getSystemInfoForMeasure( systems: JianpuSystem[], measureIndex: number ): { system: JianpuSystem; systemIndex: number; measureIndexInSystem: number } | null { for (let sysIndex = 0; sysIndex < systems.length; sysIndex++) { const system = systems[sysIndex]; for (let i = 0; i < system.measures.length; i++) { if (system.measures[i].index === measureIndex) { return { system, systemIndex: sysIndex, measureIndexInSystem: i, }; } } } return null; } |