你不知道的前端算法之文字避讓

本文做者：TalkingData 可視化工程師李鳳祿
編輯：Aresn

inMap 是一款基於 canvas 的大數據可視化庫，專一於大數據方向點線面的可視化效果展現。目前支持散點、圍欄、熱力、網格、聚合等方式；致力於讓大數據可視化變得簡單易用。

GitHub 地址：https://github.com/TalkingData/inmap

文檔地址：http://inmap.talkingdata.com/

在地理信息可視化中，咱們常常會遇到在地圖上標記文字的需求，下面展現的是某流行 chart 圖表框架的效果：

要顯示的文字空間不夠時，就會形成文字重疊顯示混亂，用戶體驗很不友好。

怎麼解決這個問題呢？咱們採用文字避讓算法，解決這種坑爹的問題。

下面展現的是 inMap 文字避讓效果：

文字標註算法是 GIS 中最複雜的問題之一（屬於 NP 複雜度問題，因此一般不能找到最優解，只能找到較優解）。

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

準備數據

inMap 接收的是經緯度數據，須要把它映射到 canvas 的像素座標，這就用到了墨卡託轉換，墨卡託算法很複雜，之後咱們會有單獨的一篇文章來說講他的原理。通過轉換，你獲得的數據應該是這樣的：

[
  {
    "name": "海門",//要顯示的文字
    "lng": 121.15,
    "lat": 31.89,
    "count": 7,
    "pixel": { //像素座標
      "x": 968,
      "y": 736
    }
  },
  {
    "name": "鄂爾多斯",
    "lng": 109.781327,
    "lat": 39.608266,
    "count": 5,
    "pixel": {
      "x": 659,
      "y": 478
    }
  },
...
]

好了，咱們獲得轉換後的像素座標數據(x、y)，就能夠作下面的事情了。

求出每段文字矩形的實際大小

measureText() 是 canvas 內置的方法，返回字體寬度的像素單位：

let ctx = this.container.getContext('2d'); // canvas 上下文
let width= ctx.measureText(name).width;

咱們經過 measureText 獲得每一個文字的寬度，canvas 並無直接獲取文字的方法，那文字的高度如何的獲得呢？

咱們經過反覆測試發現 canvas 的 font 等於 「13px Arial」 字體（別的字體不敢保證）的時候，文字的高度大概是 fontSize 的 1.1 倍。

因此代碼以下：

let fontSize = parseInt(ctx.font);
let height = fontSize * 1.1;

文字的寬度和高度獲得後，咱們就能夠建立文字矩形的座標系了。

建立四分位模型

所謂四分位模型，每個標記點都有上下左右四個放文字的位子，若是左邊放不下，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：

右側虛擬矩形座標的描述把圓點也包含在內了，是爲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，是根據用戶動態配置的，圓點的直徑可能大於文字的高度，咱們就設定虛擬矩形的高度永遠都是最大的那個，須要作一些特殊處理。

代碼以下：

_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
    };
}

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，代碼以下：

/**
 * 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;
}

建立虛擬文字集合對象

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);
});

遞歸遍歷虛擬文字集合、判斷是否與其餘相交，若是有相交就移動當前文字位子，直到不相交爲止。當找不到合適位置時，就選擇隱藏當前文字。

代碼以下：

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);

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();
    }
});

文字避讓算法到目前介紹完了，對應的 inMap 文件地址爲https://github.com/TalkingData/inmap/blob/master/src/worker/helper/Label.js，接下來還會繼續給你們分享乾貨。

福利

分享兩位業內大牛的前端課程:

• Aresn 大神，開源了很優秀的前端 UI 組件庫 iView，出版了《Vue.js實戰》一書。向你們推薦他的課程，Vue.js實戰系列教程，從本連接過去的打八折優惠，先到先得。
• Chaos WebGL 專家，擅長 web 3D 開發。 主要有被《玩壞的地球系列課程》，很適合初學者。