聊聊 SVG 基本形状转换那些事

前段时间研究 SVG 压缩优化，发现SVG预定义的 rect 、 circle 、 ellipse 、 line 、 polyline 、 polygon 六种基本形状可通过path路径转换实现，这样可以在一定程度上减少代码量。不仅如此，我们常用的 SVG Path 动画(路径动画)，是以操作path中两个属性值 stroke-dasharray 和 stroke-dashoffset 来实现，基本形状转换为path路径，有利于实现路径动画。

SVG基本形状

SVG 提供了 rect 、 circle 、 ellipse 、 line 、 polyline 、 polygon 六种基本形状用于图形绘制，这些形状可以直接用来绘制一些基本的形状，如矩形、椭圆等，而复杂图形的绘制则需要使用 path 路径来实现。

1. rect 矩形

<rect x="10" y="10" width="30" height="30"/>
<rect x="60" y="10" rx="10" ry="10" width="30" height="30"/>

SVG中 rect 元素用于绘制矩形、圆角矩形，含有6个基本属性用于控制矩形的形状以及坐标，具体如下：

x       矩形左上角x位置, 默认值为 0 
y       矩形左上角y位置, 默认值为 0
width   矩形的宽度, 不能为负值否则报错, 0 值不绘制
height  矩形的高度,  不能为负值否则报错, 0 值不绘制
rx      圆角x方向半径, 不能为负值否则报错
ry      圆角y方向半径, 不能为负值否则报错

这里需要注意， rx 和 ry 的还有如下规则：

• rx 和 ry 都没有设置, 则 rx = 0 ry = 0
• rx 和 ry 有一个值为0, 则相当于 rx = 0 ry = 0，圆角无效
• rx 和 ry 有一个被设置, 则全部取这个被设置的值
• rx 的最大值为 width 的一半, ry 的最大值为 height 的一半

rx = rx || ry || 0;
ry = ry || rx || 0;

rx = rx > width / 2 ? width / 2 : rx;
ry = ry > height / 2 ? height / 2 : ry;

if(0 === rx || 0 === ry){
 rx = 0,
 ry = 0;  //圆角不生效，等同于，rx，ry都为0
}

2. circle 圆形

<circle cx="100" cy="100" r="50" fill="#fff"></circle>

SVG中 circle 元素用于绘制圆形，含有3个基本属性用于控制圆形的坐标以及半径，具体如下：

r       半径
cx      圆心x位置, 默认为 0
cy      圆心y位置, 默认为 0

3. ellipse 椭圆

<ellipsecx="75"cy="75"rx="20"ry="5"/>

SVG中 ellipse 元素用于绘制椭圆，是 circle 元素更通用的形式，含有4个基本属性用于控制椭圆的形状以及坐标，具体如下：

rx      椭圆x半径
ry      椭圆y半径
cx      圆心x位置, 默认为 0
cy      圆心y位置, 默认为 0

4. line 直线

<line x1="10" x2="50" y1="110" y2="150"/>

Line 绘制直线。它取两个点的位置作为属性，指定这条线的起点和终点位置。

x1 起点的x位置
y1 起点的y位置
x2 终点的x位置
y2 终点的y位置

5. polyline 折线

<polyline points="60 110,65120,70115,75130,80125,85140,90135,95150,100145"/>

polyline 是一组连接在一起的直线。因为它可以有很多的点，折线的的所有点位置都放在一个points属性中：

points 点集数列，每个数字用空白、逗号、终止命令符或者换行符分隔开，每个点必须包含2个数字，一个是x坐标，一个是y坐标 如0 0, 1 1, 2 2”

6. polygon 多边形

<polygon points="50 160,55180,70180,60190,65205,50195,35205,40190,30180,45180"/>

polygon 和折线很像，它们都是由连接一组点集的直线构成。不同的是， polygon 的路径在最后一个点处自动回到第一个点。需要注意的是，矩形也是一种多边形，如果需要更多灵活性的话，你也可以用多边形创建一个矩形。

points 点集数列，每个数字用空白、逗号、终止命令符或者换行符分隔开，每个点必须包含2个数字，一个是x坐标，一个是y坐标 如0 0, 1 1, 2 2， 路径绘制完闭合图形”

SVG path 路径

SVG 的路径 <path> 功能非常强大，它不仅能创建其他基本形状，还能创建更多复杂的形状。 <path> 路径是由一些命令来控制的，每一个命令对应一个字母，并且区分大小写，大写主要表示绝对定位，小写表示相对定位。 <path> 通过属性 d 来定义路径， d 是一系列命令的集合，主要有以下几个命令：

通常大部分形状，都可以通过指令 M(m) 、 L(l) 、 H(h) 、 V(v) 、 A(a) 来实现，注意特别要区分大小写，相对与绝对坐标情况，转换时推荐使用相对路径可减少代码量，例如：

// 以下两个等价
d='M 10 10 20 20'     // (10, 10) (20 20) 都是绝对坐标
d='M 10 10 L 20 20'

// 以下两个等价
d='m 10 10 20 20'     // (10, 10) 绝对坐标, (20 20) 相对坐标
d='M 10 10 l 20 20'

SVG 基本形状路径转换原理

1.rect to path

如下图所示，一个 rect 是由 4 个弧和 4 个线段构成；如果 rect 没有设置 rx 和 ry 则 rect 只是由 4 个线段构成。 rect 转换为 path 只需要将 A ~ H 之间的弧和线段依次实现即可。

function rect2path(x, y, width, height, rx, ry) {
    /*
    * rx 和 ry 的规则是：
    * 1. 如果其中一个设置为 0 则圆角不生效
    * 2. 如果有一个没有设置则取值为另一个
    */
    rx = rx || ry || 0;
    ry = ry || rx || 0;

   //非数值单位计算，如当宽度像100%则移除
   if (isNaN(x - y + width - height + rx - ry)) return;

   rx = rx > width / 2 ? width / 2 : rx;
   ry = ry > height / 2 ? height / 2 : ry;

   //如果其中一个设置为 0 则圆角不生效
   if(0 == rx || 0 == ry){
         // var path =
         // 'M' + x + ' ' + y +
         // 'H' + (x + width) + 不推荐用绝对路径，相对路径节省代码量
         // 'V' + (y + height) +
         // 'H' + x +
         // 'z';
         var path =
             'M' + x + ' ' + y +
             'h' + width +
             'v' + height +
             'h' + -width +
             'z';                
   }else{
         var path =
             'M' + x + ' ' + (y+ry) +
             'a' + rx + ' ' + ry + ' 0 0 1 ' + rx + ' ' + (-ry) + 
             'h' + (width - rx - rx) +
             'a' + rx + ' ' + ry + ' 0 0 1 ' + rx + ' ' + ry + 
             'v' + (height - ry -ry) +
             'a' + rx + ' ' + ry + ' 0 0 1 ' + (-rx) + ' ' + ry + 
             'h' + (rx + rx -width) +
             'a' + rx + ' ' + ry + ' 0 0 1 ' + (-rx) + ' ' + (-ry) + 
             'z';        
   }

   return path;
}

2.circle/ellipse to path

圆可视为是一种特殊的椭圆，即 rx 与 ry 相等的椭圆，所以可以放在一起讨论。 椭圆可以看成A点到C做180度顺时针画弧、C点到A做180度顺时针画弧即可。

function ellipse2path(cx, cy, rx, ry) {
   //非数值单位计算，如当宽度像100%则移除
   if (isNaN(x - y + width - height + rx - ry)) return;

   var path =
       'M' + (cx-rx) + ' ' + cy +
       'a' + rx + ' ' + ry + ' 0 1 0 ' + 2*rx + ' 0' +
       'a' + rx + ' ' + ry + ' 0 1 0 ' + (-2*rx) + ' 0' +
       'z'; 

   return path;
}

3.line to path

相对来说比较简单，如下：

function line2path(x1, y1, x2, y2) {
    x1 = x1 || 0;
    y1 = y1 || 0;
    x2 = x2 || 0;
    y2 = y2 || 0;

    var path = 'M' + x1 + ' '+ y1 + 'L' + x2 + ' ' + y2;
    return path;
}

4.polyline/polygon to path

polyline 折线、 polygon 多边形的转换为path比较类似，差别就是 polygon 多边形会闭合。

// polygon折线转换
points = [x1, y1, x2, y2, x3, y3 ...];
functionpolyline2path(points){
    var path = 'M' + points.slice(0,2).join(' ') +
                      'L' + points.slice(2).join(' '); 
    return path;
}

// polygon多边形转换
points = [x1, y1, x2, y2, x3, y3 ...];
functionpolygon2path(points){
    var path = 'M' + points.slice(0,2).join(' ') +
                      'L' + points.slice(2).join(' ') + 'z'; 
    return path;
}

convertpath 转换工具

为了方便处理SVG基本元素路径转换，我写了 convertpath 库工具，可很方便处理基本元素路径转换问题 ，具体如下：

安装：

npm i convertpath

使用：

const parse = require('convertpath');
parse.parse("./test/test.svg")
/**
 * <circle cx="500" cy="500" r="20" fill="red"/>
 */
console.log(parse.toSimpleSvg())

/**
 * <path d="M500,500,m-20,0,a20,20,0,1,0,40,0,a20,20,0,1,0,-40,0,Z" fill="red"/>
 */

参考资料：