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% 文件: Graph.m
% 作者: Xiaokang Lv
% 联系方式：lv_xiaokang@buaa.edu.cn
% 日期: 20210717
% 版本: V2
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% 用法:
%    使用Matlab 2022a以上版本，运行Graph.m
%
% 说明:
%    1.使用Matlab运行Graph2L.m，显示GUI
%    2.在左侧坐标区的空白处单击，可放置顶点。Grid on状态下，放置的顶点会自动吸附到网格上；
%      Grid off状态下，可自由放置顶点。由鼠标左中右键放置的顶点外观不同，可区分不同类型的顶点。
%    3.点击某个顶点，开始绘制边，再次点击另外一个顶点，生成一条有向边（指向后点击的顶点）。
%      有向边建立完成后，右侧列表中出现对应边，默认权值为1，可指定边更改。
%    4.使用自动生成的图论图对应的拉普拉斯矩阵，通过复制右侧网格中的拉普拉斯矩阵
%      （拉普拉斯矩阵L=度矩阵D-邻接矩阵A），或者直接使用工作空间的L/D/A变量。
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clc
clear all
close all

global masfigure masaxe mastable L_tex;
global agent_num edge_num lamda2 lamdan;
global agent_patch;
global edge_temp;
global agent edge;
global xinit yinit;
global edge_set mascon1 mascon2;
global L D A;
global wchar_num wchar;
global handle

agent_num=0;
edge_num=0;
agent=0;
edge=0;
edge_set=0;
lamda2=0;
wchar_num = 0;
wchar = '';

    L=zeros(agent_num);
    D=zeros(agent_num);
    A=zeros(agent_num);

fig.Visible='off';
fig.HitTest='off';
fig.Position=[500 200 1200 800];
masfigure=figure(fig);

axe.Parent=masfigure;
axe.Title='axes';
axe.FontSize=12;
axe.NextPlot='add';
axe.box='on';
axe.Units='normalized';
axe.Position=[0.03 0.22 0.5 0.75];                                        % 根据容器进行归一化，这里容器是图窗masfigure。容器的左下角映射到 (0,0)，右上角映射到 (1,1)。

axe.XLim=[0,480];
axe.YLim=[0,480];
axe.XLimMode = 'manual' ;
axe.YLimMode = 'manual' ;
axe.XTick=[];
axe.YTick=[];
axe.XTickLabelMode = 'manual' ;
axe.YTickLabelMode = 'manual' ;
axe.XTickLabel = [];
axe.YTickLabel = [];
axe.XGrid='off';
axe.YGrid='off';
axe.ButtonDownFcn=@axe_ButtonDownFcn;
masaxe=axes(axe);

pan.Parent=masfigure;
pan.Units='pixels';
pan.Position=[700 25 450 275];
pan.Title='Panel';
pan.FontSize=12;
pan.BackgroundColor=[.94 .94 .94];
maspanel=uipanel(pan);

con1.Parent=maspanel;
con1.Style = 'listbox';
con1.String ={'No Edge'};
% con1.Tooltip = {'No Edge'};
con1.Position = [25 60 100 170];
con1.Callback  = @listbox_Callback;
mascon1 = uicontrol(con1);

con1str.Parent=maspanel;
con1str.Style = 'text';
con1str.FontSize = 11;
con1str.String ={'Edge'};
con1str.Position = [30 230 80 20];
mascon1str = uicontrol(con1str);

con2.Parent=maspanel;
con2.Style = 'edit';
con2.String = 'wij';
con2.Tooltip = {'Enter'};
con2.Position = [25 10 100 20];
con2.KeyPressFcn = @wij_KeyPressFcn;
mascon2 = uicontrol(con2);

con2str.Parent=maspanel;
con2str.Style = 'text';
con2str.FontSize = 11;
con2str.String ={'Weight'};
con2str.Position = [32 35 80 20];
mascon1str = uicontrol(con2str);

con3.Parent=maspanel;
con3.Style = 'togglebutton';
con3.FontSize = 11;
con3.String ='Grid on';
con3.Value = 0;
con3.Position = [370 200 65 40];
con3.Callback  = @Grid_Callback ;
mascon3 = uicontrol(con3);

mastable = uitable(masfigure,'ColumnWidth',{20});

mastable.Position=[675 320 500 455];
mastable.FontSize =7;
mastable.Data=L;
 

pan2.Parent=masfigure;
pan2.Units='pixels';
pan2.Position=[35 25 610 150];
pan2.Title='Character';
pan2.FontSize=12;
pan2.BackgroundColor=[.94 .94 .94];
maspanel2=uipanel(pan2);

set(masfigure,'Visible','on')


function axe_ButtonDownFcn(src,~)  % 空白处单击放置智能体

    global agent_num;
    global L D A;
    global masfigure mastable;
    global handle
    
% 判定鼠标动作 figure 的 SelectionType 属性    

    switch (masfigure.SelectionType)  
        case 'normal'                 % 单击鼠标左键 放置跟踪领导者
            disp('tracking leader')
            flag_Curvature = [1 1];
        case 'extend'                 % 单击鼠标中键 放置编队领导者
            disp('formation leader')
            flag_Curvature =[0 0];
        case 'alt'                    % 单击鼠标右键 放置跟随者
            disp('follower')
            flag_Curvature = [0.5 0.5];
        otherwise
            disp( 'error')
    end

% 判定鼠标动作 figure 的 SelectionType 属性  

    
    L = [L;zeros(1,agent_num)];       % 
    D = [D;zeros(1,agent_num)];
    A = [A;zeros(1,agent_num)];
    agent_num = agent_num+1;
    L = [L,zeros(agent_num,1)];       % 
    D = [D,zeros(agent_num,1)];
    A = [A,zeros(agent_num,1)];
    mastable.Data=L;                 % 更新excel
    
% 放置图形 

    dpi = 30;                                                               % 分辨率
    xp=dpi * round(src.CurrentPoint(1,1)/dpi);                              % 获取点击处坐标 axe 的 CurrentPoint 属性
    yp=dpi * round(src.CurrentPoint(1,2)/dpi);

    handle.agent_group(agent_num) = hggroup;                                % 创建节点图形对象分组

    temp_rectangle_config.parent     = handle.agent_group(agent_num);       % 指定 对应节点下的 Patch 为父对象
    temp_rectangle_config.Position   = [xp-15 yp-15 30 30];                 % 偏移像素值，使点击位置对应节点中心，长宽30相素
    temp_rectangle_config.Curvature  = flag_Curvature;                      % 根据点击动作，更改节点外观，曲率
    temp_rectangle_config.facecolor  ='w';                                  % 填充颜色
    temp_rectangle_config.EdgeColor  ='k';                                  % 边颜色
    temp_rectangle_config.LineWidth  = 1.5;                                 % 边线宽
    temp_rectangle_config.Tag        = num2str(agent_num);                  % 对象标识符，指定为字符向量或字符串标量。您可以指定唯一的 Tag 值作为对象的标识符。如果需要访问您代码中其他位置的对象，可以使用 findobj 函数基于 Tag 值搜索对象。
    temp_rectangle_config.UserData   = agent_num;                           % 用户数据，指定为任何 MATLAB 数组。例如，您可以指定标量、向量、矩阵、元胞数组、字符数组、表或结构体。使用此属性存储对象上的任意数据。
    temp_rectangle_config.Hittest    ='off';                                % 不响应捕获的鼠标点击
    handle.agent_patch(agent_num)    = rectangle(temp_rectangle_config);    % 创建块对象 

    temp_tex_config.parent           = handle.agent_group(agent_num);       % 指定 对应节点下的 Patch 为父对象    
    temp_tex_config.string           = num2str(agent_num);                  % 文本内容
	temp_tex_config.Tag              = num2str(agent_num);                  % 对象标识符，指定为字符向量或字符串标量。您可以指定唯一的 Tag 值作为对象的标识符。如果需要访问您代码中其他位置的对象，可以使用 findobj 函数基于 Tag 值搜索对象。
    temp_tex_config.Position         = [xp yp];                             % 文本框位置，默认情况下，位置值是以数据单位定义的。要更改单位，请使用 Units 属性。
    temp_tex_config.FontWeight       = 'bold';                              % 所有单位（'data' 除外）都是从坐标区的左下角进行测量的。此属性会影响 Position 和 Extent 属性。
    temp_tex_config.FontName         = 'Times New Roman';                   % 如果您在创建 Text 对象时以 Name,Value 对组的形式指定 Position 和 Units 属性，则指定顺序很重要。若要使用特定单位定义位置，请在设置 Position 属性之前先设置 Units 属性。
                               
    temp_tex_config.FontSize            = 12;
    temp_tex_config.Margin              = 1;
    temp_tex_config.HorizontalAlignment = 'center';                         % 使文本框中心对准点击位置
    temp_tex_config.VerticalAlignment   = 'middle';    
    temp_tex_config.Hittest             = 'off';                            % 文本框 与 块不响应点击，只有两者的组才响应
    handle.agent_text(agent_num)        = text(temp_tex_config);
    
    temp_group_config.SelectionHighlight='on';
    temp_group_config.PickableParts='visible';
    temp_group_config.HitTest='on';
    temp_group_config.Tag=num2str(agent_num);
    temp_group_config.ButtonDownFcn = @agent_ButtonDownFcn1;                % 一旦点击已有的节点，以该节点为起始点，开始放置边
    set(handle.agent_group(agent_num),temp_group_config);                   % 已创建的对象，重新配置
    
end

function agent_ButtonDownFcn1(src,~)                                        % 放置边

    global masfigure masaxe;
    global agent_num edge_num;
    global agent_patch;
    global edge_temp;
    global agent edge;
    global xinit yinit;
    global edge_set;
    global L D A;

    edge_num=edge_num+1;                                                    % 边集元素个数+1

           masfigure.Pointer = 'circle';                                    % 鼠标变为○，表示正在等待点击第二个节点

    h = findobj('parent',src,'-and','Type','rectangle');                    % src回调进入点是点击节点对应的组，寻找以该组为父对象的矩形子对象
    hposition=get(h,'Position');                                            % 获取该矩形子对象的位置，并根据偏移量还原之前放置时的点击坐标。
    xinit = hposition(1)+15;
    yinit = hposition(2)+15;
    

    edge_set(edge_num,1) = get(h,'UserData');                               % 边集数组行数等于节点数，将当前已知第一个节点的序号赋值给边集数组第一个元素，等待第二个元素
    masaxe.ButtonDownFcn='';                                                % 在点击第二个节点前，不再放置新节点
    

    h2 = findobj('Type','hggroup');                                         % 将现有所有节点的点击回调更改为终止边放置回调函数
    for j=1:size(h2)
        set(h2(j),'ButtonDownFcn',@agent_ButtonDownFcn2);
    end
    src.ButtonDownFcn = [];
    
    edge_temp = line('XData',xinit,'YData',yinit,'Marker','none','color',[0.85 0.85 0.85]);   % 临时边，浅灰色，表示正在等待点击第二个节点，起点为上一个节点
    masfigure.WindowButtonMotionFcn = @agent_ButtonMotionFcn;               % 开启figure对象的鼠标移动子函数

end



function agent_ButtonMotionFcn(~,~)                                       % 移动鼠标子函数，只有在点击第一个节点后，等待点击第二个节点期间触发

    global masfigure masaxe;
    global agent_num edge_num;
    global agent_patch;
    global edge_temp;
    global agent edge;
    global xinit yinit;

    cp = masaxe.CurrentPoint;                                               % 获得当前鼠标位置

    
    d = @(x,y) (x^2+y^2)^0.5;                                               % 改善视觉效果，放置临时线条出现在节点内
    ld=d((cp(1,1)-xinit),(cp(1,2)-yinit));
    x_delta=15*(cp(1,1)-xinit)/ld;
    y_delta=15*(cp(1,2)-yinit)/ld;
    xdat = [xinit+x_delta,cp(1,1)-x_delta];
    ydat = [yinit+y_delta,cp(1,2)-y_delta];
    
    edge_temp.XData = xdat;
    edge_temp.YData = ydat;
    drawnow                                                                 % 刷新线条 
    
end
    
    
function agent_ButtonDownFcn2(src,~)

    global masfigure masaxe mastable L_tex;
    global  edge_num agent_num lamda2 lamdan;
    global agent_patch;
    global edge_temp;
    global agent edge;
    global xinit yinit;
    global edge_set mascon1 mascon2;
    global L D A;
    global handle
    
    masfigure.WindowButtonMotionFcn = '';                                   % 关掉指示线 并 恢复鼠标图形
    edge_temp.XData = 0;
    edge_temp.YData = 0;
    drawnow
    masfigure.Pointer = 'arrow';                                           


    h = findobj('parent',src,'-and','Type','rectangle');                    % src回调进入点是点击节点对应的组，寻找以该组为父对象的矩形子对象 
    hposition=get(h,'Position');                                            % 获取该矩形子对象的位置，并根据偏移量还原之前放置时的点击坐标。
    xend= hposition(1)+15;
    yend =hposition(2)+15;
     
  

    d = @(x,y) (x^2+y^2)^0.5;
    ld=d((xend-xinit),(yend-yinit));
    x_delta=20*(xend-xinit)/ld;
    y_delta=20*(yend-yinit)/ld;
%     xdat = [xinit+x_delta,xend-x_delta];
%     ydat = [yinit+y_delta,yend-y_delta];
    x1y1 = [xinit+x_delta,yinit+y_delta];
    x2y2 = [xend-x_delta,yend-y_delta];
    
    
    edge_set(edge_num,2)=get(h,'UserData');                                 % 存储边
    edge_set(edge_num,3)= 1;
    edge_set(edge_num,4:5) = x1y1;
    edge_set(edge_num,6:7) = x2y2;
    edge_set(edge_num,8)   = 123; 
    
    colflag = get(handle.agent_patch(edge_set(edge_num,1)),'Curvature');
    
    edge_set=unique(edge_set,'rows');                                       % 去除起终点为统一节点的行
    edge_num=size(edge_set,1);                                              % 重新计算边数
    
    
    
% 绘制边
    switch sum(colflag)
        case 2
            col = [1 0.2 0];
        case 0
            col = [1 0.6 0.00];    
        case 1
            col = [0.12 0.56 1];
    end
    edge(edge_num) = plot_edge(x1y1,x2y2,'12',col,5,2.5);

% 解算LDA
    D = zeros(agent_num);
    for i=1:edge_num
        A(edge_set(i,2),edge_set(i,1))=edge_set(i,3);
        D(edge_set(i,2),edge_set(i,2))=D(edge_set(i,2),edge_set(i,2))+edge_set(i,3);
        L=D-A;
        mastable.Data=L;                                                    % 刷新表
    end

% 更新边菜单
    for i=1:edge_num
        estr = num2str(edge_set(i,1:2));
        mascon1.String{i} = ['E ',estr,' (wij = ',num2str(edge_set(i,3)),')'];
        mascon2.String = '1';
    end

% 更改回调，将坐标区恢复，能够放置新节点，将各节点回调恢复，变为开始放置边
    masaxe.ButtonDownFcn=@axe_ButtonDownFcn;
    h2=findobj('Type','hggroup');
    for j=1:size(h2)
        set(h2(j),'ButtonDownFcn',@agent_ButtonDownFcn1);
    end
            function [out] = plot_edge(x1y1,x2y2,direction,color,ARROW_LENGTH,ARROW_WIDTH)

                unitization = @(v)v/norm(v);    % 向量单位化

                v0  = unitization(x2y2 - x1y1); % 向量单位化
                v0_ = null(v0)';                % 求标准正交向量

                x3y3 = x1y1 + ARROW_LENGTH*v0 + ARROW_WIDTH/2*v0_;
                x4y4 = x1y1 + ARROW_LENGTH*v0 - ARROW_WIDTH/2*v0_;

                x5y5 = x2y2 - ARROW_LENGTH*v0 + ARROW_WIDTH/2*v0_;
                x6y6 = x2y2 - ARROW_LENGTH*v0 - ARROW_WIDTH/2*v0_;

                fv.Vertices = [x1y1;x2y2;x3y3;x4y4;x5y5;x6y6];

                switch direction
                    case 'un'
                        fv.Faces = [1,2,2;...
                                    1,3,4;...
                                    2,5,6];
                %         fv.FaceVertexCData=[.7 .7 .7;.7 .7 .7;.7 .7 .7];
                    case '12'
                        fv.Faces = [1,2,2;...
                                    2,5,6];
                %         fv.FaceVertexCData=[.7 .7 .7;.7 .7 .7];
                    case '21'
                        fv.Faces = [1,2,2;...
                                    1,3,4];
                %         fv.FaceVertexCData=[.7 .7 .7;.7 .7 .7];
                end

                % fv.FaceColor = 'flat';
                fv.FaceColor = color;
                fv.EdgeColor = color;

                fv.LineWidth = 1;
                out = patch(fv);

            end
end

function Grid_Callback (src,~) 

    global masaxe;
    
    if src.Value == 1
        src.String ='Grid off';
        src.UserData ='Grid off';
        src.Value = src.Max;
        masaxe.XGrid='on';
        masaxe.YGrid='on';
        masaxe.XTick=0:30:480;
        masaxe.YTick=0:30:480;
    else 
        src.String ='Grid on';
        src.UserData ='Grid on';
        src.Value = src.Min;
        masaxe.XGrid='off';
        masaxe.YGrid='off';
        masaxe.XTick=[];
        masaxe.YTick=[];
    end
    
end

function wij_KeyPressFcn(src,keyData) 
    global wchar_num wchar
    global mascon1
    global edge_set L D A mastable agent_num edge_num
    keyData.Character
    switch keyData.Character
        case {'-','0','.','1','2','3','4','5','6','7','8','9'}
            wchar_num = wchar_num + 1;        
            wchar(wchar_num) = keyData.Character;
        otherwise
            wchar_num = 0;
            src.String = wchar
            edge_set(mascon1.Value,3) = str2num(wchar);
            estr = num2str([edge_set(mascon1.Value,1),edge_set(mascon1.Value,2)]);
            mascon1.String{mascon1.Value} = ['E ',estr,' (wij = ',wchar,')'];
            
            x1y1 = edge_set(mascon1.Value,4:5);
            x2y2 = edge_set(mascon1.Value,6:7);
            v0  = null(x2y2 - x1y1)';
            xtyt = (x1y1 + x2y2)/2 + 5*v0;
            if edge_set(mascon1.Value,8) ~= 123; 
                delete(edge_set(mascon1.Value,8));
            end
            edge_set(mascon1.Value,8) = text('Position',xtyt,'String',wchar,'FontSize',6);
            
            wchar = '';

            D = zeros(agent_num);
            for i=1:edge_num
                A(edge_set(i,2),edge_set(i,1))=edge_set(i,3);
                D(edge_set(i,2),edge_set(i,2))=D(edge_set(i,2),edge_set(i,2))+edge_set(i,3);
                L=D-A;
                mastable.Data=L;                                                    % 刷新表
            end
    end
end

function listbox_Callback(src,~) 

    global edge_set
    global mascon1 mascon2 
    global wchar_num wchar
    
    mascon2.String = edge_set(mascon1.Value,3);
    wchar_num = 0;
    wchar = '';
end