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    CSS sin()/cos()等数学三角函数简介与应用

    张 鑫旭发表于 2023-06-29 16:23:42
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    by zhangxinxu from https://www.zhangxinxu.com/wordpress/?p=10901 鑫空间-鑫生活
    本文欢迎分享与聚合,全文转载就不必了,尊重版权,圈子就这么大,若急用可以联系授权。

    三角封面

    一、前言

    就在最新,所有现代浏览器均支持了 CSS 数学函数中的三角函数,包括下面这些:

    • sin()
    • cos()
    • tan()
    • asin()
    • acos()
    • atan()
    • atan2()

    兼容性见下图,以sin()函数举例。

    sin()函数兼容性

    这7个三角函数中,有的函数根据角度返回对应的弧度值,有的是根据弧度值返回对应的角度值(以字母 a 打头的那几个函数)。

    示意:

    /* 正弦函数 */
    width: calc(100px * sin(45deg));
    /* 反正弦 */
    transform: rotate(asin(-0.2));

    首先,通过一个简单的案例,看看三角函数的渲染表现效果。

    这个案例之前有专门撰文介绍通过,就是如何实现折线图,不过当时是使用JS实现的,这里会演示如何使用CSS数学函数实现,代码肯定比之前简介了很多。

    二、位置与折线

    需求如下,已知两个点的坐标,绘制这两个点,以及点与点之间的连接线。

    效果先行

    您可以狠狠地点击这里:CSS驱动的折线效果demo

    效果如下GIF录屏示意,点击按钮,随机生成两个点,可以看到折线自动跟随了。

    点和折线

    其中,就用到了三角函数。

    具体实现

    具体实现如下,首先是HTML代码:

    <div id="box" class="box">
        <i class="dot1"></i>
        <span class="line"></span>
        <i class="dot2"></i>
    </div> 

    外面是盒子元素,里面有两点一线。

    为了方便绘制,我们可以把坐标位置值使用CSS变量的形式设置在外部容器元素上(CSS变量天然继承)。

    JS的作用很简单,创建随机点坐标,用来示意效果,如下:

    box.style.setProperty('--x1', Math.round(150 * Math.random()));    
    box.style.setProperty('--y1', Math.round(150 * Math.random()));    
    box.style.setProperty('--x2', 150 + Math.round(150 * Math.random()));    
    box.style.setProperty('--y2', Math.round(150 * Math.random()));

    重点是CSS部分,首先,折线的长度我们可以使用CSS数学函数 hypot() 实现,而折线旋转的角度我们可以使用反正切三角函数 atan() 计算得出,于是有如下所示的代码:

    .box { 
        border: 1px solid #bbb;
        position: relative;
        /* 坐标加px单位 */
        --p1x: calc(var(--x1) * 1px);
        --p1y: calc(var(--y1) * 1px);
        --p2x: calc(var(--x2) * 1px);
        --p2y: calc(var(--y2) * 1px);
    }
    .box > i {
        position: absolute;
        width: 5px; height: 5px;
        border-radius: 100%;
        background-color: currentColor;    
    }
    .dot1,
    .line {
        left: var(--p1x);
        top: var(--p1y);
    }
    .dot2 {
        left: var(--p2x);
        top: var(--p2y);
    }
    .line {
        position: absolute;
        border-top: 1px solid;
        /* 宽度 */
        width: hypot(var(--p2y) - var(--p1y), var(--p2x) - var(--p1x));
        transform-origin: left bottom;
        /* 旋转角度 */
        transform: rotate(atan((var(--y2) - var(--y1)) /  (var(--x2) - var(--x1))));
    }

    其他

    hypot()数学函数,目前仅Safari浏览器支持,caniuse上目前的兼容性示意是有误的(见下图示意),根据我的测试,Firefox并不支持(或者不是这个语法),demo页面对此做了兜底兼容处理。

    Firefox兼容性有误

    三、环形布局

    要说三角函数另外一个常见应用,一定是环形布局了。

    类似钟表数字,3D旋转木马动画。

    在过去,这些元素的定位只能是JS计算(或者SVG的<textPath>元素实现文字环绕),现在可以交给CSS。

    1. 3D旋转木马

    此效果在介绍CSS3 3D transform这篇文章时候的有示意。

    其中,各个图片的分布定位是使用JS枚举计算得到的,现在,无需这么麻烦了。

    只要根据已知的角度,设置好对应的三角函数,偏移大小自动获得。

    相关HTML代码和CSS code(仅展示核心部分):

    <div id="container" class="container">
        <img src="1.jpg" class="piece" />
        <img src="2.jpg" class="piece" />
        <img src="3.jpg" class="piece" />
        <img src="4.jpg" class="piece" />
        <img src="5.jpg" class="piece" />
        <img src="6.jpg" class="piece" />
        <img src="7.jpg" class="piece" />
        <img src="8.jpg" class="piece" />
        <img src="9.jpg" class="piece" />
    </div>
    .container {
        --size: 128px;
        width: var(--size);
        height: 100px;
        transition: transform 1s;
        transform-style: preserve-3d; 
    }
    
    .piece {
        width: var(--size);
        position: absolute;
        // 40 是旋转角度,以此记住tan()函数算出偏移值
        --z: calc(40px + var(--size) / tan((40 / 180) * 3.14159));
        transform: rotateY(calc(40deg * var(--index))) translateZ(var(--z));
    }
    .piece:nth-child(1) { --index: 0; }
    .piece:nth-child(2) { --index: 1; }
    .piece:nth-child(3) { --index: 2; }
    .piece:nth-child(4) { --index: 3; }
    .piece:nth-child(5) { --index: 4; }
    .piece:nth-child(6) { --index: 5; }
    .piece:nth-child(7) { --index: 6; }
    .piece:nth-child(8) { --index: 7; }
    .piece:nth-child(9) { --index: 8; }

    眼见为实,您可以狠狠地点击这里:CSS 三角函数与3D旋转木马效果demo

    点击图片可以看到旋转效果。

    旋转图片效果

    2. CSS钟表

    钟表上1-12折12个数字按照圆形等间距排布,也是CSS三角函数的典型应用。

    直接看效果(原作者stoumann,有删改)。

    钟表

    眼见为实,您可以狠狠地点击这里:CSS绘制的钟表效果demo

    其他实现细节不表,主要看下数字的排版定位。

    .clock-face time {
      --x: calc(var(--radius) + (var(--radius) * cos(var(--index) * 30deg)));
      --y: calc(var(--radius) + (var(--radius) * sin(var(--index) * 30deg)));
      display: grid;
      place-content: center;
      height: 2em; width: 2em;
      position: absolute;
      left: var(--x);
      top: var(--y);
    }
    
    .clock-face time:nth-child(1) { --index: 9; }
    .clock-face time:nth-child(2) { --index: 10; }
    .clock-face time:nth-child(3) { --index: 11; }
    .clock-face time:nth-child(4) { --index: 0; }
    .clock-face time:nth-child(5) { --index: 1; }
    .clock-face time:nth-child(6) { --index: 2; }
    .clock-face time:nth-child(7) { --index: 3; }
    .clock-face time:nth-child(8) { --index: 4; }
    .clock-face time:nth-child(9) { --index: 5; }
    .clock-face time:nth-child(10) { --index: 6; }
    .clock-face time:nth-child(11) { --index: 7; }
    .clock-face time:nth-child(12) { --index: 8; }

    完整代码参见demo,不详细介绍。

    四、结语与扯淡

    虽然三角函数目前Chrome浏览器已经支持,但是其他数学函数,例如求平方根的sqrt()函数,幂指数的pow()函数,返回给定数字的幂的数学常数e的特殊指数函数exp(),返回数字对数的log()函数,绝对值abs()函数,取余数的rem()和mod()函数,四舍五入的round()函数,正负零判断的sign()的函数,目前都只有Safari浏览器支持,Safari 15.4+

    感觉所有现代浏览器支持,还需要些时日。

    这些CSS函数的出现,或者大规模应用都离不开CSS变量的支持,因此,会不断强化CSS变量的地位。

    扯淡时间

    扯些什么呢,生活上,无非就是钓鱼,端午三天钓鱼,场场都还不错。

    工作上,前天换了新工位,明天又有新团建,也没什么好讲的。

    倒是7月份,计划来一趟自驾游,一路向南,自驾到厦门。

    今年20天的年假已经用了一半了,正好半年过去,下半年还要省着点用。

    为什么年假这么多?

    一来工龄长,二来公司福利号,有赠送,三来绩效的奖励。

    噢啦,就扯这么多吧,扯淡也是要看心情的。

    苏檀儿

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    (本篇完)



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