git.cworth.org Git - acre/blob - acre.c

   1 /* acre - A cairo-based library for creating plots and charts.
   2  *
   3  * Copyright © 2009 Carl Worth <cworth@cworth.org>
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
   7  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
   8  * License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  11  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU
  13  * General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  16  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  17  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  18  */
  19
  20 #define _ISOC99_SOURCE /* for round() */
  21 #define _XOPEN_SOURCE 500
  22 #define _GNU_SOURCE /* for asprintf() */
  23
  24 #include "acre.h"
  25 #include "xmalloc.h"
  26
  27 #include <string.h>
  28 #include <stdarg.h>
  29 #include <stdbool.h>
  30 #include <math.h>
  31
  32 #include <lcms.h>
  33
  34 typedef struct _acre_data_point_2d {
  35     double x;
  36     double y;
  37 } acre_data_point_2d_t;
  38
  39 struct _acre_data {
  40     char *name;
  41
  42     acre_data_point_2d_t min;
  43     acre_data_point_2d_t max;
  44
  45     acre_data_point_2d_t *points;
  46     unsigned int points_size;
  47     unsigned int num_points;
  48 };
  49
  50 typedef struct _acre_axis {
  51     char *label;
  52
  53     /* Range of data */
  54     double data_min;
  55     double data_max;
  56
  57     /* Range of data to be viewed. */
  58     double view_min;
  59     double view_max;
  60
  61     /* Has the view range been set? */
  62     bool view_range_set;
  63 } acre_axis_t;
  64
  65 typedef struct _acre_color {
  66     double red;
  67     double green;
  68     double blue;
  69 } acre_color_t;
  70
  71 struct _acre {
  72     char *title;
  73     acre_axis_t x_axis;
  74     acre_axis_t y_axis;
  75
  76     acre_data_t **data;
  77     unsigned int data_size;
  78     unsigned int num_data;
  79
  80     /* Data for drawing. */
  81     cairo_t *cr;
  82     PangoFontDescription *font;
  83     acre_color_t *colors;
  84     int colors_size;
  85     int num_colors;
  86
  87     /* Total size including labels. */
  88     int width;
  89     int height;
  90
  91     /* Position and size of chart alone. */
  92     PangoRectangle chart;
  93 };
  94
  95 static void
  96 _find_x_range_given_y_range (acre_t *acre,
  97                              double *x_min, double *x_max,
  98                              double y_min, double y_max);
  99
 100 static void
 101 _find_y_range_given_x_range (acre_t *acre,
 102                              double *y_min, double *y_max,
 103                              double x_min, double x_max);
 104
 105 /* Create a new, empty plot. */
 106 acre_t *
 107 acre_create (void)
 108 {
 109     acre_t *acre;
 110
 111     acre = xmalloc (sizeof (acre_t));
 112
 113     acre->title = NULL;
 114
 115     acre->x_axis.label = NULL;
 116     acre->x_axis.data_min = 0.0;
 117     acre->x_axis.data_max = 0.0;
 118     acre->x_axis.view_min = 0.0;
 119     acre->x_axis.view_max = 0.0;
 120     acre->x_axis.view_range_set = false;
 121
 122     acre->y_axis.label = NULL;
 123     acre->y_axis.data_min = 0.0;
 124     acre->y_axis.data_max = 0.0;
 125     acre->y_axis.view_min = 0.0;
 126     acre->y_axis.view_max = 0.0;
 127     acre->y_axis.view_range_set = false;
 128
 129     acre->data = NULL;
 130     acre->data_size = 0;
 131     acre->num_data = 0;
 132
 133     acre->cr = NULL;
 134     acre->font = NULL;
 135     acre->colors = NULL;
 136     acre->num_colors = 0;
 137
 138     acre->width = 0;
 139     acre->height = 0;
 140
 141     acre->chart.x = 0;
 142     acre->chart.y = 0;
 143     acre->chart.width = 0;
 144     acre->chart.height = 0;
 145
 146     return acre;
 147 }
 148
 149 /* Destroy a plot. */
 150 void
 151 acre_destroy (acre_t *acre)
 152 {
 153     unsigned int i;
 154
 155     free (acre->title);
 156     free (acre->x_axis.label);
 157     free (acre->y_axis.label);
 158
 159     for (i = 0; i < acre->num_data; i++)
 160         acre_data_destroy (acre->data[i]);
 161
 162     free (acre->data);
 163
 164     free (acre->colors);
 165
 166     free (acre);
 167 }
 168
 169 void
 170 acre_set_title (acre_t *acre, const char *title)
 171 {
 172     free (acre->title);
 173
 174     acre->title = strdup (title);
 175 }
 176
 177 void
 178 acre_set_x_axis_label (acre_t *acre, const char *label)
 179 {
 180     free (acre->x_axis.label);
 181
 182     acre->x_axis.label = strdup (label);
 183 }
 184
 185 void
 186 acre_set_y_axis_label (acre_t *acre, const char *label)
 187 {
 188     free (acre->y_axis.label);
 189
 190     acre->y_axis.label = strdup (label);
 191 }
 192
 193 void
 194 acre_get_x_axis_data_range (acre_t *acre, double *x_min, double *x_max)
 195 {
 196     if (x_min)
 197         *x_min = acre->x_axis.data_min;
 198
 199     if (x_max)
 200         *x_max = acre->x_axis.data_max;
 201 }
 202
 203 void
 204 acre_get_x_axis_range (acre_t *acre, double *x_min, double *x_max)
 205 {
 206     /* If an X range has been set, return that. */
 207     if (acre->x_axis.view_range_set) {
 208         if (x_min)
 209             *x_min = acre->x_axis.view_min;
 210
 211         if (x_max)
 212             *x_max = acre->x_axis.view_max;
 213
 214         return;
 215     }
 216
 217     /* Otherwise, if a Y range has been set, use that to compute X. */
 218     if (acre->y_axis.view_range_set) {
 219         _find_x_range_given_y_range (acre, x_min, x_max,
 220                                      acre->y_axis.view_min,
 221                                      acre->y_axis.view_max);
 222
 223         return;
 224     }
 225
 226     /* Neither view range set. Return full, data-based X range. */
 227     acre_get_x_axis_data_range (acre, x_min, x_max);
 228 }
 229
 230 void
 231 acre_set_x_axis_range (acre_t *acre, double x_min, double x_max)
 232 {
 233     acre->x_axis.view_min = x_min;
 234     acre->x_axis.view_max = x_max;
 235
 236     acre->x_axis.view_range_set = true;
 237 }
 238
 239 void
 240 acre_set_x_axis_range_auto (acre_t *acre)
 241 {
 242     acre->x_axis.view_range_set = false;
 243 }
 244
 245 void
 246 acre_get_y_axis_data_range (acre_t *acre, double *y_min, double *y_max)
 247 {
 248     if (y_min)
 249         *y_min = acre->y_axis.data_min;
 250
 251     if (y_max)
 252         *y_max = acre->y_axis.data_max;
 253 }
 254
 255 void
 256 acre_get_y_axis_range (acre_t *acre, double *y_min, double *y_max)
 257 {
 258     /* If a Y range has been set, return that. */
 259     if (acre->y_axis.view_range_set) {
 260         if (y_min)
 261             *y_min = acre->y_axis.view_min;
 262
 263         if (y_max)
 264             *y_max = acre->y_axis.view_max;
 265
 266         return;
 267     }
 268
 269     /* Otherwise, if an X range has been set, use that to compute Y. */
 270     if (acre->x_axis.view_range_set) {
 271         _find_y_range_given_x_range (acre, y_min, y_max,
 272                                      acre->x_axis.view_min,
 273                                      acre->x_axis.view_max);
 274
 275         return;
 276     }
 277
 278     /* Neither view range set. Return full data-based Y range. */
 279     acre_get_y_axis_data_range (acre, y_min, y_max);
 280 }
 281
 282 void
 283 acre_set_y_axis_range (acre_t *acre, double y_min, double y_max)
 284 {
 285     acre->y_axis.view_min = y_min;
 286     acre->y_axis.view_max = y_max;
 287
 288     acre->y_axis.view_range_set = true;
 289 }
 290
 291 void
 292 acre_set_y_axis_range_auto (acre_t *acre)
 293 {
 294     acre->y_axis.view_range_set = false;
 295 }
 296
 297 /* Add a dataset to the plot. The plot assumes ownership of the
 298  * dataset so it is not necessary to call acre_data_destroy on it. */
 299 void
 300 acre_add_data (acre_t *acre, acre_data_t *data)
 301 {
 302     if (acre->num_data >= acre->data_size) {
 303         acre->data_size *= 2;
 304         if (acre->data_size == 0)
 305             acre->data_size = 1;
 306         acre->data = xrealloc_ab (acre->data,
 307                                   acre->data_size,
 308                                   sizeof (acre_data_t *));
 309     }
 310
 311     acre->data[acre->num_data] = data;
 312
 313     if (acre->num_data == 0) {
 314         acre->x_axis.data_min = data->min.x;
 315         acre->y_axis.data_min = data->min.y;
 316
 317         acre->x_axis.data_max = data->max.x;
 318         acre->y_axis.data_max = data->max.y;
 319     } else {
 320         if (data->min.x < acre->x_axis.data_min)
 321             acre->x_axis.data_min = data->min.x;
 322         if (data->min.y < acre->y_axis.data_min)
 323             acre->y_axis.data_min = data->min.y;
 324
 325         if (data->max.x > acre->x_axis.data_max)
 326             acre->x_axis.data_max = data->max.x;
 327         if (data->max.y > acre->y_axis.data_max)
 328             acre->y_axis.data_max = data->max.y;
 329     }
 330
 331     acre->num_data++;
 332 }
 333
 334 #define ACRE_FONT_FAMILY "sans"
 335 #define ACRE_FONT_SIZE 12
 336 #define ACRE_TITLE_FONT_SIZE 20
 337 #define ACRE_PAD (ACRE_FONT_SIZE)
 338 #define ACRE_TICK_MAJOR_SIZE 6
 339 #define ACRE_TICK_MINOR_SIZE 3
 340 #define ACRE_X_TICK_VALUE_PAD 2
 341 #define ACRE_Y_TICK_VALUE_PAD 4
 342 #define ACRE_LEGEND_PAD 4
 343 #define ACRE_LEGEND_LINE_SIZE 10
 344
 345 static PangoLayout *
 346 _create_layout (acre_t *acre, const char *text)
 347 {
 348     PangoLayout *layout;
 349
 350     layout = pango_cairo_create_layout (acre->cr);
 351     pango_layout_set_font_description (layout, acre->font);
 352     pango_layout_set_text (layout, text, -1);
 353     pango_layout_set_alignment (layout, PANGO_ALIGN_CENTER);
 354
 355     return layout;
 356 }
 357
 358 #define PRINTF_FORMAT(fmt_index, va_index) __attribute__ ((__format__(__printf__, fmt_index, va_index)))
 359
 360 static PangoLayout *
 361 _create_layout_vprintf (acre_t *acre, const char *fmt, va_list ap)
 362 {
 363     PangoLayout *layout;
 364     char *text;
 365
 366     vasprintf (&text, fmt, ap);
 367
 368     layout = _create_layout (acre, text);
 369
 370     free (text);
 371
 372     return layout;
 373 }
 374
 375 static PangoLayout *
 376 _create_layout_printf (acre_t *acre, const char *fmt, ...)
 377     PRINTF_FORMAT (2, 3);
 378
 379 static PangoLayout *
 380 _create_layout_printf (acre_t *acre, const char *fmt, ...)
 381 {
 382     va_list ap;
 383     PangoLayout *layout;
 384
 385     va_start (ap, fmt);
 386
 387     layout = _create_layout_vprintf (acre, fmt, ap);
 388
 389     va_end (ap);
 390
 391     return layout;
 392 }
 393
 394 static void
 395 _destroy_layout (PangoLayout *layout)
 396 {
 397     g_object_unref (layout);
 398 }
 399
 400 static void
 401 _show_layout (cairo_t *cr, PangoLayout *layout)
 402 {
 403     pango_cairo_show_layout (cr, layout);
 404
 405     _destroy_layout (layout);
 406 }
 407
 408 static void
 409 _draw_title_and_labels (acre_t *acre)
 410 {
 411     cairo_t *cr = acre->cr;
 412     PangoFontDescription *title_font;
 413     PangoLayout *title_layout, *x_axis_layout, *y_axis_layout;
 414     PangoLayout *min_y, *max_y;
 415     int min_y_width, max_y_width, y_axis_value_width;
 416     int title_width, title_height;
 417     int x_axis_width, x_axis_height;
 418     int y_axis_width, y_axis_height;
 419     PangoRectangle new_chart;
 420
 421     cairo_save (cr);
 422
 423     acre->font = pango_font_description_new ();
 424     pango_font_description_set_family (acre->font, ACRE_FONT_FAMILY);
 425     pango_font_description_set_absolute_size (acre->font,
 426                                               ACRE_FONT_SIZE * PANGO_SCALE);
 427
 428     title_font = pango_font_description_new ();
 429     pango_font_description_set_family (title_font, ACRE_FONT_FAMILY);
 430     pango_font_description_set_absolute_size (title_font,
 431                                               ACRE_TITLE_FONT_SIZE * PANGO_SCALE);
 432
 433     title_layout = _create_layout (acre, acre->title);
 434     pango_layout_set_font_description (title_layout, title_font);
 435
 436     x_axis_layout = _create_layout (acre, acre->x_axis.label);
 437     y_axis_layout = _create_layout (acre, acre->y_axis.label);
 438
 439     min_y = _create_layout_printf (acre, "%g",
 440                                    round (acre->y_axis.view_min));
 441     max_y = _create_layout_printf (acre, "%g",
 442                                    round (acre->y_axis.view_max));
 443
 444     pango_layout_get_pixel_size (min_y, &min_y_width, NULL);
 445     pango_layout_get_pixel_size (max_y, &max_y_width, NULL);
 446     y_axis_value_width = MAX (min_y_width, max_y_width);
 447
 448     _destroy_layout (min_y);
 449     _destroy_layout (max_y);
 450
 451     /* Iterate with the layout of the title and axis labels until they
 452      * are stable, (this requires iteration since we don't know what
 453      * to set their widths to in advance due to the wrapping of the
 454      * other elements). */
 455     while (1) {
 456         pango_layout_set_width (title_layout, acre->chart.width * PANGO_SCALE);
 457         pango_layout_set_width (x_axis_layout, acre->chart.width * PANGO_SCALE);
 458         pango_layout_set_width (y_axis_layout, acre->chart.height * PANGO_SCALE);
 459
 460         pango_layout_get_pixel_size (title_layout, &title_width, &title_height);
 461         pango_layout_get_pixel_size (x_axis_layout, &x_axis_width, &x_axis_height);
 462         pango_layout_get_pixel_size (y_axis_layout, &y_axis_width, &y_axis_height);
 463
 464         new_chart.x = ACRE_PAD + y_axis_height +
 465             ACRE_PAD + y_axis_value_width + ACRE_Y_TICK_VALUE_PAD;
 466         new_chart.width = acre->width - acre->chart.x - ACRE_PAD;
 467
 468         new_chart.y = ACRE_PAD + title_height + ACRE_PAD;
 469         new_chart.height = acre->height - acre->chart.y -
 470             (ACRE_X_TICK_VALUE_PAD + ACRE_FONT_SIZE +
 471              ACRE_PAD + x_axis_height + ACRE_PAD);
 472
 473         if (new_chart.x == acre->chart.x &&
 474             new_chart.y == acre->chart.y &&
 475             new_chart.width == acre->chart.width &&
 476             new_chart.height == acre->chart.height)
 477         {
 478             break;
 479         }
 480
 481         acre->chart.x = new_chart.x;
 482         acre->chart.y = new_chart.y;
 483         acre->chart.width = new_chart.width;
 484         acre->chart.height = new_chart.height;
 485     }
 486
 487     cairo_set_source_rgb (cr, 0, 0, 0);
 488
 489     cairo_move_to (cr, acre->chart.x, ACRE_PAD);
 490     _show_layout (cr, title_layout);
 491
 492     cairo_save (cr);
 493     {
 494         cairo_translate (cr, ACRE_PAD, acre->chart.y + acre->chart.height);
 495         cairo_rotate (cr, - M_PI / 2.0);
 496         cairo_move_to (cr, 0, 0);
 497         _show_layout (cr, y_axis_layout);
 498     }
 499     cairo_restore (cr);
 500
 501     cairo_move_to (cr, acre->chart.x,
 502                    acre->chart.y + acre->chart.height +
 503                    ACRE_FONT_SIZE + ACRE_PAD);
 504     _show_layout (cr, x_axis_layout);
 505
 506     cairo_restore (cr);
 507 }
 508
 509 /* For a given axis range, compute a step size (in data space) to
 510  * generate a suitable number of ticks (5 or so). */
 511 static double
 512 _step_for_range (double range, int *minor_divisions)
 513 {
 514     double step, scale_factor;
 515
 516     /* We want roughly 5 major ticks for the chart. */
 517     step = range / 5;
 518
 519     /* Normalize the step so we can easily snap it to a desirable
 520      * value. */
 521     scale_factor = pow (10.0, floor (log10 (step)));
 522     step /= scale_factor;
 523
 524     /* We want increments of 1, 2.5, 5, or 10 (times some power of
 525      * 10). The threshold values between these are computed
 526      * logarithmically. */
 527     if (step < 3.535533905932738) {
 528         if (step < 1.58113883008419) {
 529             step = 1.0;
 530             *minor_divisions = 4;
 531         } else {
 532             step = 2.5;
 533             *minor_divisions = 5;
 534         }
 535     } else {
 536         if (step < 7.071067811865475) {
 537             step = 5.0;
 538             *minor_divisions = 5;
 539         } else {
 540             step = 10.0;
 541             *minor_divisions = 4;
 542         }
 543     }
 544
 545     /* Un-normalize and we now have the data value that we want to
 546      * step at. */
 547     return step * scale_factor;
 548 }
 549
 550 /* Given an axis range, we can compute a desired data-space step
 551  * amount for the major ticks (see _step_for_range). To get
 552  * nice-looking pixel-snapped ticks we want to expand the range
 553  * slightly. */
 554 static void
 555 _expand_range_for_width (double *axis_min, double *axis_max, int pixel_range)
 556 {
 557     double range, new_range, step, step_minor, pixel_step;
 558     int minor_divisions;
 559
 560     range = *axis_max - *axis_min;
 561
 562     step = _step_for_range (range, &minor_divisions);
 563     step_minor = step / minor_divisions;
 564
 565     pixel_step = step_minor * (pixel_range / range);
 566
 567     /* We expand the range by the ratio of the pixel step to the floor
 568      * of the pixel_step.
 569      */
 570     new_range = range * pixel_step / floor (pixel_step);
 571
 572     /* And spread the increase out on either side of the range. */
 573     *axis_min -= (new_range - range) / 2.0;
 574     *axis_max += (new_range - range) / 2.0;
 575 }
 576
 577 /* Setup a transformation in acre->cr such that data values plotted
 578  * will appear where they should within the chart.
 579  */
 580 static void
 581 _set_transform_to_data_space (acre_t *acre)
 582 {
 583     cairo_t *cr = acre->cr;
 584
 585     cairo_translate (cr,
 586                      acre->chart.x,
 587                      acre->chart.y + acre->chart.height);
 588     cairo_scale (cr,
 589                  acre->chart.width / (acre->x_axis.view_max - acre->x_axis.view_min),
 590                  - acre->chart.height /(acre->y_axis.view_max - acre->y_axis.view_min));
 591     cairo_translate (cr, -acre->x_axis.view_min, -acre->y_axis.view_min);
 592 }
 593
 594 static void
 595 _find_x_range_given_y_range (acre_t *acre,
 596                              double *x_min, double *x_max,
 597                              double y_min, double y_max)
 598 {
 599     acre_data_t *data;
 600     unsigned d, i;
 601     bool first;
 602
 603     first = true;
 604
 605     for (d = 0; d < acre->num_data; d++) {
 606         data = acre->data[d];
 607         for (i = 0; i < data->num_points; i++) {
 608             if (data->points[i].y >= y_min &&
 609                 data->points[i].y <= y_max)
 610             {
 611                 if (first) {
 612                     *x_min = data->points[i].x;
 613                     *x_max = data->points[i].x;
 614                     first = false;
 615                 } else {
 616                     if (data->points[i].x < *x_min)
 617                         *x_min = data->points[i].x;
 618                     if (data->points[i].x > *x_max)
 619                         *x_max = data->points[i].x;
 620                 }
 621             }
 622         }
 623     }
 624
 625     /* If nothing is visible, punt to full X data range. */
 626     if (first) {
 627         *x_min = acre->x_axis.data_min;
 628         *x_max = acre->x_axis.data_max;
 629     }
 630 }
 631
 632 static void
 633 _find_y_range_given_x_range (acre_t *acre,
 634                              double *y_min, double *y_max,
 635                              double x_min, double x_max)
 636 {
 637     acre_data_t *data;
 638     unsigned d, i;
 639     bool first;
 640
 641     first = true;
 642
 643     for (d = 0; d < acre->num_data; d++) {
 644         data = acre->data[d];
 645         for (i = 0; i < data->num_points; i++) {
 646             if (data->points[i].x >= x_min &&
 647                 data->points[i].x <= x_max)
 648             {
 649                 if (first) {
 650                     *y_min = data->points[i].y;
 651                     *y_max = data->points[i].y;
 652                     first = false;
 653                 } else {
 654                     if (data->points[i].y < *y_min)
 655                         *y_min = data->points[i].y;
 656                     if (data->points[i].y > *y_max)
 657                         *y_max = data->points[i].y;
 658                 }
 659             }
 660         }
 661     }
 662
 663     /* If nothing is visible, punt to full Y data range. */
 664     if (first) {
 665         *y_min = acre->y_axis.data_min;
 666         *y_max = acre->y_axis.data_max;
 667     }
 668 }
 669
 670 static void
 671 _compute_axis_ranges (acre_t *acre)
 672 {
 673     double x_adjust, y_adjust;
 674     cairo_t *cr = acre->cr;
 675
 676     /* If neither view range is set, set both to data ranges. */
 677     if (! acre->x_axis.view_range_set && ! acre->y_axis.view_range_set)
 678     {
 679         acre->x_axis.view_min = acre->x_axis.data_min;
 680         acre->x_axis.view_max = acre->x_axis.data_max;
 681
 682         acre->y_axis.view_min = acre->y_axis.data_min;
 683         acre->y_axis.view_max = acre->y_axis.data_max;
 684     } else {
 685         /* Otherwise, auto-fit unset range based on data. */
 686         if (acre->x_axis.view_range_set && ! acre->y_axis.view_range_set) {
 687             _find_y_range_given_x_range (acre,
 688                                          &acre->y_axis.view_min,
 689                                          &acre->y_axis.view_max,
 690                                          acre->x_axis.view_min,
 691                                          acre->x_axis.view_max);
 692         }
 693         else if (acre->y_axis.view_range_set && ! acre->x_axis.view_range_set) {
 694             _find_x_range_given_y_range (acre,
 695                                          &acre->x_axis.view_min,
 696                                          &acre->x_axis.view_max,
 697                                          acre->y_axis.view_min,
 698                                          acre->y_axis.view_max);
 699         }
 700     }
 701
 702     /* Next, we want to ensure that the data never collides with the
 703      * ticks. So we expand each axis on its minimum side as needed. */
 704     cairo_save (cr);
 705     {
 706         double x, y;
 707
 708         _set_transform_to_data_space (acre);
 709
 710         x = ACRE_TICK_MAJOR_SIZE + 2.0;
 711         y = ACRE_TICK_MAJOR_SIZE + 2.0;
 712         cairo_device_to_user_distance (cr, &x, &y);
 713
 714         acre->x_axis.view_min -= x;
 715         acre->y_axis.view_min += y;
 716     }
 717     cairo_restore (cr);
 718
 719     /* Then, increase the axis ranges just enough so that the step
 720      * sizes for the ticks will be integers.
 721      */
 722     _expand_range_for_width (&acre->x_axis.view_min,
 723                              &acre->x_axis.view_max,
 724                              acre->chart.width);
 725
 726     _expand_range_for_width (&acre->y_axis.view_min,
 727                              &acre->y_axis.view_max,
 728                              acre->chart.height);
 729
 730     /* Finally, we also translate the axis ranges slightly so that the
 731      * ticks land on half-integer device-pixel positions.
 732      */
 733     cairo_save (cr);
 734     {
 735         _set_transform_to_data_space (acre);
 736
 737         x_adjust = 0.0;
 738         y_adjust = 0.0;
 739         cairo_user_to_device (cr, &x_adjust, &y_adjust);
 740         x_adjust = (round (x_adjust + 0.5) - 0.5) - x_adjust;
 741         y_adjust = (round (y_adjust + 0.5) - 0.5) - y_adjust;
 742         cairo_device_to_user_distance (cr, &x_adjust, &y_adjust);
 743
 744         acre->x_axis.view_min -= x_adjust;
 745         acre->x_axis.view_max -= x_adjust;
 746
 747         acre->y_axis.view_min -= y_adjust;
 748         acre->y_axis.view_max -= y_adjust;
 749     }
 750     cairo_restore (cr);
 751 }
 752
 753 static void
 754 _acre_color_from_hsv (acre_color_t *color,
 755                       double hue,
 756                       double saturation,
 757                       double value)
 758 {
 759     double f, p, q, t;
 760     int hmod6;
 761
 762     hmod6 = (int) floor (hue / 60) % 6;
 763     f = hue / 60 - floor (hue / 60);
 764     p = value * (1 - saturation);
 765     q = value * (1 - f * saturation);
 766     t = value * (1 - (1 - f) * saturation);
 767
 768     switch (hmod6) {
 769       case 0:
 770         color->red = value;
 771         color->green = t;
 772         color->blue = p;
 773         break;
 774       case 1:
 775         color->red = q;
 776         color->green = value;
 777         color->blue = p;
 778         break;
 779       case 2:
 780         color->red = p;
 781         color->green = value;
 782         color->blue = t;
 783         break;
 784       case 3:
 785         color->red = p;
 786         color->green = q;
 787         color->blue = value;
 788         break;
 789       case 4:
 790         color->red = t;
 791         color->green = p;
 792         color->blue = value;
 793         break;
 794       case 5:
 795         color->red = value;
 796         color->green = p;
 797         color->blue = q;
 798         break;
 799     }
 800 }
 801
 802 static void
 803 _choose_colors (acre_t *acre)
 804 {
 805     cmsHPROFILE lab_profile, srgb_profile;
 806     cmsHTRANSFORM lab_to_srgb;
 807     int i;
 808     double theta, radius, srgb[3];
 809     cmsCIELab lab;
 810
 811     lab_profile = cmsCreateLabProfile (NULL); /* D50 */
 812     srgb_profile = cmsCreate_sRGBProfile ();
 813
 814     lab_to_srgb = cmsCreateTransform (lab_profile, TYPE_Lab_DBL,
 815                                       srgb_profile, TYPE_RGB_DBL,
 816                                       INTENT_PERCEPTUAL, 0);
 817
 818     acre->num_colors = acre->num_data;
 819
 820     if (acre->num_colors > acre->colors_size) {
 821         acre->colors_size = acre->num_colors;
 822         acre->colors = xrealloc (acre->colors,
 823                                  acre->colors_size * sizeof (acre_color_t));
 824     }
 825
 826     lab.L = 36;
 827     radius = 130;
 828     for (i = 0; i < acre->num_colors; i++) {
 829         theta = 0.713 + 2 * M_PI * (double) i / acre->num_colors;
 830         lab.a = radius * cos (theta);
 831         lab.b = radius * sin (theta);
 832
 833         cmsDoTransform (lab_to_srgb, &lab, srgb, 1);
 834
 835         acre->colors[i].red = srgb[0];
 836         acre->colors[i].green = srgb[1];
 837         acre->colors[i].blue = srgb[2];
 838     }
 839
 840     cmsDeleteTransform (lab_to_srgb);
 841     cmsCloseProfile (lab_profile);
 842     cmsCloseProfile (srgb_profile);
 843 }
 844
 845 static void
 846 _draw_data (acre_t *acre)
 847 {
 848     cairo_t *cr = acre->cr;
 849     unsigned int d, i;
 850     acre_data_t *data;
 851     bool pen_up;
 852
 853     cairo_save (cr);
 854
 855     cairo_set_source_rgb (cr, 0, 0, 0);
 856
 857     _set_transform_to_data_space (acre);
 858
 859     for (d = 0; d < acre->num_data; d++) {
 860         int color = d % acre->num_colors;
 861         cairo_set_source_rgb (cr,
 862                               acre->colors[color].red,
 863                               acre->colors[color].green,
 864                               acre->colors[color].blue);
 865         data = acre->data[d];
 866
 867         pen_up = true;
 868         cairo_new_path (cr);
 869
 870         for (i = 0; i < data->num_points; i++) {
 871             if (data->points[i].x >= acre->x_axis.view_min &&
 872                 data->points[i].x <= acre->x_axis.view_max &&
 873                 data->points[i].y >= acre->y_axis.view_min &&
 874                 data->points[i].y <= acre->y_axis.view_max)
 875             {
 876                 if (pen_up)
 877                     cairo_move_to (cr,
 878                                    data->points[i].x,
 879                                    data->points[i].y);
 880                 else
 881                     cairo_line_to (cr,
 882                                    data->points[i].x,
 883                                    data->points[i].y);
 884
 885                 pen_up = false;
 886             } else {
 887                 pen_up = true;
 888             }
 889         }
 890         cairo_save (cr);
 891         {
 892             cairo_identity_matrix (cr);
 893             cairo_set_line_width (cr, 1.0);
 894             cairo_stroke (cr);
 895         }
 896         cairo_restore (cr);
 897     }
 898
 899     cairo_restore (cr);
 900 }
 901
 902 typedef enum _ticks { ACRE_TICKS_X, ACRE_TICKS_Y } acre_ticks_t;
 903
 904 static void
 905 _draw_ticks (acre_t *acre,
 906              double axis_min, double axis_max,
 907              acre_ticks_t ticks)
 908 {
 909     cairo_t *cr = acre->cr;
 910     double t, step, sub_step;
 911     int minor_divisions;
 912
 913     cairo_save (cr);
 914
 915     _set_transform_to_data_space (acre);
 916
 917     step = _step_for_range (axis_max - axis_min, &minor_divisions);
 918     sub_step = step / minor_divisions;
 919
 920     for (t = (floor (axis_min / sub_step) + 1) * sub_step;
 921          t <= axis_max;
 922          t += sub_step)
 923     {
 924         int tick_size;
 925         if (fabs((t / step) - round (t / step)) < 0.5 * (sub_step / step))
 926             tick_size = ACRE_TICK_MAJOR_SIZE;
 927         else
 928             tick_size = ACRE_TICK_MINOR_SIZE;
 929
 930         /* tick */
 931         cairo_save (cr);
 932         {
 933             if (ticks == ACRE_TICKS_X)
 934                 cairo_move_to (cr, t, acre->y_axis.view_min);
 935             else
 936                 cairo_move_to (cr, acre->x_axis.view_min, t);
 937
 938             cairo_identity_matrix (cr);
 939
 940             if (ticks == ACRE_TICKS_X) {
 941                 cairo_rel_line_to (cr, 0, 0.5);
 942                 cairo_rel_line_to (cr, 0, -tick_size - 0.5);
 943             } else {
 944                 cairo_rel_line_to (cr, -0.5, 0);
 945                 cairo_rel_line_to (cr, tick_size + 0.5, 0);
 946             }
 947
 948             cairo_set_line_width (cr, 1.0);
 949             cairo_stroke (cr);
 950         }
 951         cairo_restore (cr);
 952
 953         /* label */
 954         if (tick_size == ACRE_TICK_MAJOR_SIZE)
 955         {
 956             PangoLayout *layout;
 957             int width, height;
 958
 959             cairo_save (cr);
 960
 961             layout = _create_layout_printf (acre, "%g", t);
 962
 963             if (ticks == ACRE_TICKS_X)
 964                 cairo_move_to (cr, t, acre->y_axis.view_min);
 965             else
 966                 cairo_move_to (cr, acre->x_axis.view_min, t);
 967
 968             cairo_identity_matrix (cr);
 969             pango_layout_get_pixel_size (layout, &width, &height);
 970
 971             if (ticks == ACRE_TICKS_X)
 972                 cairo_rel_move_to (cr, -width / 2, ACRE_X_TICK_VALUE_PAD);
 973             else
 974                 cairo_rel_move_to (cr, -width - ACRE_Y_TICK_VALUE_PAD,
 975                                    -height/2);
 976
 977             _show_layout (cr, layout);
 978
 979             cairo_restore (cr);
 980         }
 981     }
 982
 983     cairo_restore (cr);
 984 }
 985
 986 static void
 987 _draw_legend (acre_t *acre)
 988 {
 989     PangoLayout *layout;
 990     int label_width, max_label_width = 0;
 991     int width, height;
 992     unsigned int i;
 993     cairo_t *cr = acre->cr;
 994
 995     cairo_save (cr);
 996
 997     for (i = 0; i < acre->num_data; i++) {
 998         layout = _create_layout (acre, acre->data[i]->name);
 999         pango_layout_get_pixel_size (layout, &label_width, NULL);
1000         _destroy_layout (layout);
1001         if (label_width > max_label_width)
1002             max_label_width = label_width;
1003     }
1004
1005     width = ACRE_LEGEND_PAD + ACRE_LEGEND_LINE_SIZE + ACRE_LEGEND_PAD +
1006         max_label_width + ACRE_LEGEND_PAD;
1007     height = ACRE_LEGEND_PAD +
1008         acre->num_data * (ACRE_FONT_SIZE + ACRE_LEGEND_PAD);
1009
1010     cairo_translate (cr, acre->chart.x, acre->chart.y);
1011
1012     cairo_translate (cr,
1013                      acre->chart.width - ACRE_LEGEND_PAD - width,
1014                      ACRE_LEGEND_PAD);
1015
1016     cairo_rectangle (cr, -0.5, -0.5, width + 1.0, height + 1.0);
1017     cairo_set_source_rgb (cr, 0, 0, 0);
1018     cairo_set_line_width (cr, 1.0);
1019     cairo_stroke (cr);
1020
1021     cairo_translate (cr, ACRE_LEGEND_PAD, ACRE_LEGEND_PAD);
1022
1023     for (i = 0; i < acre->num_data; i++) {
1024         cairo_rectangle (cr,
1025                          0, ACRE_LEGEND_LINE_SIZE / 2,
1026                          ACRE_LEGEND_LINE_SIZE, ACRE_LEGEND_LINE_SIZE / 2);
1027         cairo_set_source_rgb (cr,
1028                               acre->colors[i % acre->num_colors].red,
1029                               acre->colors[i % acre->num_colors].green,
1030                               acre->colors[i % acre->num_colors].blue);
1031         cairo_fill (cr);
1032
1033         layout = _create_layout (acre, acre->data[i]->name);
1034         cairo_move_to (cr, ACRE_LEGEND_LINE_SIZE + ACRE_LEGEND_PAD, 0);
1035         cairo_set_source_rgb (cr, 0, 0, 0);
1036         _show_layout (cr, layout);
1037
1038         cairo_translate (cr, 0, ACRE_LEGEND_PAD + ACRE_FONT_SIZE);
1039     }
1040
1041     cairo_restore (cr);
1042 }
1043
1044 static void
1045 _draw_frame_and_ticks (acre_t *acre)
1046 {
1047     cairo_t *cr = acre->cr;
1048
1049     cairo_save (cr);
1050
1051     cairo_set_source_rgb (cr, 0, 0, 0); /* black */
1052
1053     /* ticks */
1054     _draw_ticks (acre, acre->x_axis.view_min, acre->x_axis.view_max, ACRE_TICKS_X);
1055     _draw_ticks (acre, acre->y_axis.view_min, acre->y_axis.view_max, ACRE_TICKS_Y);
1056
1057     /* frame */
1058     cairo_rectangle (cr,
1059                      acre->chart.x - 0.5, acre->chart.y - 0.5,
1060                      acre->chart.width + 1.0, acre->chart.height + 1.0);
1061     cairo_set_line_width (cr, 1.0);
1062     cairo_stroke (cr);
1063
1064     cairo_restore (cr);
1065 }
1066
1067 /* Draw the plot to the given cairo context within a user-space
1068  * rectangle from (0, 0) to (width, height). This size includes all
1069  * space for extra-plot elements (such as the title, the axis labels,
1070  * etc.)
1071  */
1072 void
1073 acre_draw (acre_t *acre, cairo_t *cr, int width, int height)
1074 {
1075     acre->cr = cr;
1076
1077     acre->width = width;
1078     acre->height = height;
1079
1080     acre->chart.width = width;
1081     acre->chart.height = height;
1082
1083     cairo_save (cr);
1084
1085     cairo_set_source_rgb (cr, 1, 1, 1);
1086
1087     _choose_colors (acre);
1088
1089     /* We compute the axis ranges before doing label layout so that we
1090      * can account for the width of the y-axis value labels. */
1091     _compute_axis_ranges (acre);
1092
1093     _draw_title_and_labels (acre);
1094
1095     /* And we recompute the axis ranges now that the title and axis
1096      * label space is all measured and accounted for. */
1097     _compute_axis_ranges (acre);
1098
1099     _draw_data (acre);
1100
1101     if (acre->num_data > 1)
1102         _draw_legend (acre);
1103
1104     _draw_frame_and_ticks (acre);
1105 }
1106
1107 /* Create a new dataset---a collection of (x, y) datapoints. A single
1108  * plot can contain multiple datasets, (see acre_add_data). */
1109 acre_data_t *
1110 acre_data_create (void)
1111 {
1112     acre_data_t *data;
1113
1114     data = xmalloc (sizeof (acre_data_t));
1115
1116     data->name = NULL;
1117
1118     data->points = NULL;
1119     data->points_size = 0;
1120     data->num_points = 0;
1121
1122     return data;
1123 }
1124
1125 /* Destroy an acre dataset. Do not call this function if the dataset
1126  * has been added to an acre_t plot with acre_add_data. */
1127 void
1128 acre_data_destroy (acre_data_t *data)
1129 {
1130     free (data->points);
1131
1132     free (data);
1133 }
1134
1135 /* Set the label for this dataset (to appear in the plot's key). */
1136 void
1137 acre_data_set_name (acre_data_t *data, const char *name)
1138 {
1139     free (data->name);
1140
1141     data->name = strdup (name);
1142 }
1143
1144 /* Add a datapoint to the given dataset. */
1145 void
1146 acre_data_add_point_2d (acre_data_t *data, double x, double y)
1147 {
1148     if (data->num_points >= data->points_size) {
1149         data->points_size *= 2;
1150         if (data->points_size == 0)
1151             data->points_size = 16;
1152         data->points = xrealloc_ab (data->points,
1153                                     data->points_size,
1154                                     sizeof (acre_data_point_2d_t));
1155     }
1156
1157     data->points[data->num_points].x = x;
1158     data->points[data->num_points].y = y;
1159
1160     if (data->num_points == 0) {
1161         data->min.x = x;
1162         data->min.y = y;
1163
1164         data->max.x = x;
1165         data->max.y = y;
1166     } else {
1167         if (x < data->min.x)
1168             data->min.x = x;
1169         if (y < data->min.y)
1170             data->min.y = y;
1171
1172         if (x > data->max.x)
1173             data->max.x = x;
1174         if (y > data->max.y)
1175             data->max.y = y;
1176     }
1177
1178     data->num_points++;
1179 }