Canvas: 优雅的代码作图系列：中国国旗

有很多个这练手的，好的差的都有。这次，我演示下用极客的代码，画出最标准的中国国旗，并详细说明代码是怎么写出来的。

绘制规范：

一、严格按照绘制说明；

二、设置基本单位长度，其他长度全以单位长度的倍数表示；

三、坐标系取制作样式上的坐标，制作样式上有的坐标，照取，没有的，全部通过计算；

先把绘制说明复制一遍：

先将旗面划分为4个等分长方形，再将左上方长方形划分长宽15×10个方格。
大五角星的中心位于该长方形上5下5、左5右10之处。大五角星外接圆的直径为6单位长度。
四颗小五角星的中心点，第一颗位于上2下8、左10右5，第二颗位于上4下6、左12右3，第三颗位于上7下3、左12右3，第四颗位于上9下1、左10右5之处。
每颗小五角星外接圆的直径均为2单位长度。四颗小五角星均有一角尖正对大五角星的中心点。

下面先讲下如何作图。

一、设置 `<canvas>` 元素并取得 `canvas` 和 `context` 对象：

<canvas id="canvas-flag" width="800"></canvas>

var canvas = document.getElementById("canvas-flag");
var context = canvas.getContext("2d");

<canvas> 的 width 可以根据需要设置，也可以只设置 height，也可以不设置，在后面的代码中再行设置。但不要同时设置 width 和 height，因为长宽比是固定的。

二、设置长宽及取得基本单位长度

var WIDTH  = canvas.width;
var UNIT   = WIDTH / 30;
var HEIGHT = canvas.height = UNIT * 20;

因为开始在 <canvas> 元素上已经定义了 width="800"，所以单位长度等于 WIDTH / 30，高度需要以单位长度自乘以 20。第三句为连续赋值，把 UNIT * 20 的值赋给 canvas.height 后，再赋给 HEIGHT。

如果 <canvas> 元素上没有定义 width 的话：

// 只定义了 height
var HEIGHT  = canvas.height;
var UNIT   = WIDTH / 20;
var WIDTH = canvas.width = UNIT * 30;

// width, height 都没有定义
var WIDTH  = canvas.width = 800;
var UNIT   = WIDTH / 30;
var HEIGHT = canvas.height = UNIT * 20;

这样设置过后，后面的单位长度就都可以以这三个变量为基准了。

三、填充背景：

在这里，我把两个颜色设置成了常量。这个图比较简单，常量的优势不大，但复杂点的图，尤其是一种颜色被用在了好几个块上面的时候，优势就出来了。反复被引用而又未赋给常量的字符串叫魔术字符串，在编码中应尽量消灭。

var COLOR_RED    = "#de2910";
var COLOR_YELLOW = "#ffde00";

context.fillStyle = COLOR_RED;
context.fillRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);

四、画星星

画五角星相对来说要难一些。把五角星的五个角标为顶点1、顶点2、顶点3、顶点4、顶点5，通常用笔是这样画星星的：顶点1连到顶点3，连到顶点5，连到顶点2，连到顶点4，最后再连到顶点1。实际上大于三的奇数角星都可以这样画。

现在回到制图说明上来，每颗五角星的中心（本质上是圆心），半径都是确定的。也就是说，只需要明确顶点1（暂时称作起始顶点）的角度，就明确了五角星。

在 canvas 画布上，横轴的方向是向右的，纵轴的方向是向下的。

对于大五角星，起始顶点是向上的，角度是：

$$ -\ \pi\ /\ 2 $$

对于小五角星，有一个顶点是明确的，就是指向大五角星中心的那个顶点。现在来计算其角度，设置大五角中心的坐标是$(A_x, A_y)$，小五角星中心的坐标是 $(B_x, B_y)$，那么，起始角的角度就是两点连线的斜率的反正切，再加上$\pi$。连线斜率的反正切是横轴与连线的角度，加$\pi$是为了旋转180度，让其指向大五角星的中心。

$$

\arctan \frac{(B_y - A_y)}{(B_x - A_x)} + \pi;

$$

根据上面的绘制说明，每颗星星的中点（本质上是圆心）是确定的，半径是确定的。但我们画星星，还需要一个明确的起始角度，大星星的为向上，小星星的明确的起始角是指向大星星中点的，但需要通过计算。

总共要画六个星星，我们可以写个函数 drawStar，接收以下参数：context 对象，中心横坐标，中心纵坐标，半径，几角星，填充颜色，起始角。

由于大于三的奇数角星都可以用这个方法来绘制，所有添加了一个几角星的参数。还可以给起始角添加一个向上(- Math.PI / 2)的缺省值。

function drawStar(context, cx, cy, radius, countSides, fillColor, startAngle) {}

在函数体中，首先设置一个画笔指针，用来连接各个顶点。画笔指针初始化在起始顶点；画线（实际上是路径，是看不见的线，显示需要 fill() 或 stroke() ）后，画笔指针移动到相间的顶点，再画线，再移动，重复 countSides 次。至于填充，这不是这个方法的事，这个方法不负责。

function drawStar(context, cx, cy, radius, countSides, fillColor, startAngle) {

  var pointer = startAngle == null ? - Math.PI / 2 : startAngle;
  // 设置画笔指针，初始点为起始顶点
  // 用 startAngle == null 的原因是为了防止 startAngle = 0 的情况。

  var angle = 2 * Math.PI / countSides;
  // 取得相邻顶点的角度

  context.beginPath();

  for (var i = 0; i < countSides; i++) {  // 需要重复 countSides 次

    context.lineTo(cx + radius * Math.cos(pointer), cy + radius * Math.sin(pointer));
    // 画笔指针所在点的坐标：(圆心加上半径乘以正弦值, 圆心加上半径乘以余弦值)
    // beginPath() 后不调用moveTo() 而直接 lineTo()，相当于 moveTo()
    // 就是说，第一次进循环，画笔指针点在动起始顶点，以后就是把画笔指针所在的点连起来

    pointer += 2 * angle;
    // 画笔指针移动到相间的顶点

  }

  context.fillStyle = fillColor;
  context.fill();
  // 填充

  context.closePath();
}

好了，这样就行了！

完整的代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>Flag of the people's republic of china</title>
</head>

<body>

  <canvas id="canvas-flag" width="800"></canvas>

  <script>

    (function() {

      // Flag of the people's republic of china, made by KilArmd

      var COLOR_RED    = "#de2910";
      var COLOR_YELLOW = "#ffde00";

      var canvas = document.getElementById("canvas-flag");
      var context = canvas.getContext("2d");

      var WIDTH  = canvas.width;
      var UNIT   = WIDTH / 30;
      var HEIGHT = canvas.height = UNIT * 20;

      context.fillStyle = COLOR_RED;
      context.fillRect(0, 0, WIDTH, HEIGHT);

      drawStar(context, 5 * UNIT, 5 * UNIT, 3 * UNIT, 5, COLOR_YELLOW);
      [ [10, 2], [12, 4], [12, 7], [10, 9] ].forEach(function(coors) {
        drawStar(context, coors[0] * UNIT, coors[1] * UNIT, UNIT, 5, COLOR_YELLOW,
             Math.atan((coors[1] - 5) / (coors[0] - 5)) + Math.PI);
      });

      function drawStar(context, cx, cy, radius, countSides, fillColor, startAngle) {
        var pointer = startAngle == null ? - Math.PI / 2 : startAngle;
        var angle = 2 * Math.PI / countSides;
        context.beginPath();
        for (var i = 0; i < countSides; i++) {
          context.lineTo(cx + radius * Math.cos(pointer), cy + radius * Math.sin(pointer));
          pointer += 2 * angle;
        }
        context.fillStyle = fillColor;
        context.fill();
        context.closePath();
      }

    }());

  </script>

</body>
</html>

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