你不知道的前端演算法之文字避讓

Aresn發表於2018-01-10
前端演算法

本文作者：TalkingData 視覺化工程師李鳳祿

編輯：Aresn

inMap 是一款基於 canvas 的大資料視覺化庫，專注於大資料方向點線面的視覺化效果展示。目前支援散點、圍欄、熱力、網格、聚合等方式；致力於讓大資料視覺化變得簡單易用。

GitHub 地址：github.com/TalkingData…

文件地址：inmap.talkingdata.com/

在地理資訊視覺化中，我們經常會遇到在地圖上標記文字的需求，下面展示的是某流行 chart 圖表框架的效果：

你不知道的前端演算法之文字避讓

要顯示的文字空間不夠時，就會造成文字重疊顯示混亂，使用者體驗很不友好。

怎麼解決這個問題呢？我們採用文字避讓演算法，解決這種坑爹的問題。

下面展示的是 inMap 文字避讓效果：

你不知道的前端演算法之文字避讓

文字標註演算法是 GIS 中最複雜的問題之一（屬於 NP 複雜度問題，所以通常不能找到最優解，只能找到較優解）。

inMap 避讓演算法採用的是四分位模型演算法，接下來手把手教你寫避讓演算法，老司機帶你裝逼帶你飛。

準備資料

inMap 接收的是經緯度資料，需要把它對映到 canvas 的畫素座標，這就用到了墨卡託轉換，墨卡託演算法很複雜，以後我們會有單獨的一篇文章來講講他的原理。經過轉換，你得到的資料應該是這樣的：

[
  {
    "name": "海門",//要顯示的文字
    "lng": 121.15,
    "lat": 31.89,
    "count": 7,
    "pixel": { //畫素座標
      "x": 968,
      "y": 736
    }
  },
  {
    "name": "鄂爾多斯",
    "lng": 109.781327,
    "lat": 39.608266,
    "count": 5,
    "pixel": {
      "x": 659,
      "y": 478
    }
  },
...
]
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好了，我們得到轉換後的畫素座標資料(x、y)，就可以做下面的事情了。

求出每段文字矩形的實際大小

measureText() 是 canvas 內建的方法，返回字型寬度的畫素單位：

let ctx = this.container.getContext('2d'); // canvas 上下文
let width= ctx.measureText(name).width;
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我們通過 measureText 得到每個文字的寬度，canvas 並沒有直接獲取文字的方法，那文字的高度如何的得到呢？

我們通過反覆測試發現 canvas 的 font 等於 “13px Arial” 字型（別的字型不敢保證）的時候，文字的高度大概是 fontSize 的 1.1 倍。

所以程式碼如下：

let fontSize = parseInt(ctx.font);
let height = fontSize * 1.1;
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文字的寬度和高度得到後，我們就可以建立文字矩形的座標系了。

建立四分位模型

image

所謂四分位模型，每一個標記點都有上下左右四個放文字的位子，如果左邊放不下，那就放右邊試試，還不行就放到下面試試，以此類推，原理就這麼簡單，哈哈。

建立右側虛擬矩形座標描述：

image

右側虛擬矩形座標的描述把圓點也包含在內了，是為了防止文字和圓點重疊。

在計算虛擬矩形的高度時有些坑，圓點大小不是固定的，是根據使用者動態配置的，圓點的直徑可能大於文字的高度，我們就設定虛擬矩形的高度永遠都是最大的那個，需要做一些特殊處理。

程式碼如下：

_getLeftAnchor() {
    let x = this.center.x - this.radius - this.textReact.width,
        y = this.center.y - this.textReact.height / 2,
        diam = this.radius * 2,
        maxH = diam > this.textReact.height ? diam : this.textReact.height; //矩形的高度
    return {
        x,
        y,
        minX: x,
        maxX: this.center.x + this.radius,
        minY: this.center.y - maxH / 2,
        maxY: this.center.y + maxH / 2
    };
}
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以此類推，描述下面、左面、上面的虛擬矩形座標。

判斷碰撞

判斷兩個矩形是否覆蓋相交，根據矩形的 minX,maxX,minY,maxY 判斷相交，原理比較簡單，程式碼如下：

/**
 * 判斷分位是否相交
 * @param {*} target 
 */
 
isAnchorMeet(target) {
    let react = this.getCurrentRect(),
        targetReact = target.getCurrentRect();
    if ((react.minX < targetReact.maxX) && (targetReact.minX < react.maxX) &&
        (react.minY < targetReact.maxY) && (targetReact.minY < react.maxY)) {
        return true;
    }
    return false;
}
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建立虛擬文字集合物件

let labels = pixels.map((val) => {
    let radius = val.pixel.radius + this.style.normal.borderWidth; //圓點半徑
    return new Label(val.pixel.x, val.pixel.y, radius, fontSize, byteWidth, val.name);
});
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遞迴遍歷虛擬文字集合、判斷是否與其他相交，如果有相交就移動當前文字位子，直到不相交為止。當找不到合適位置時，就選擇隱藏當前文字。

程式碼如下：

do {
    var meet = false; //本輪是否有相交
    for (let i = 0; i < labels.length; i++) {
        let temp = labels[i];
        for (let j = 0; j < labels.length; j++) {
            if (i != j && temp.show && temp.isAnchorMeet(labels[j])) {
                temp.next();
                meet = true;
                break;
            }
        }
    }
} while (meet);
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繪畫文字

labels.forEach(function (item) {
    if (item.show) { //是否顯示
        let pixel = item.getCurrentRect();
        ctx.beginPath();
        ctx.fillText(item.text, pixel.x, pixel.y);
        ctx.fill();
    }
});
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文字避讓演算法到目前介紹完了，對應的 inMap 檔案地址為github.com/TalkingData…，接下來還會繼續給大家分享乾貨。

福利

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