mathtool2/lib/tools/function_plotter.dart

// tools/function_plotter.dart
//
// 函数图像绘制：一个或多个 y = f(x) 原样交给 Symja 采样，再用 [CurvePlot] 画。
//
// 采样部分（区间、点数、由 sample 拿点）照旧不变；变的只是外壳 —— 输入框交给
// [ToolScaffold]，绘制按钮就是外壳的「计算」，重置按钮也是外壳自带的。
import 'package:flutter/material.dart';

import '../curve_plot.dart';
import '../symja.dart';
import 'tool_kit.dart';

class FunctionPlotterPage extends StatefulWidget {
  const FunctionPlotterPage({super.key});

  @override
  State<FunctionPlotterPage> createState() => _FunctionPlotterPageState();
}

class _FunctionPlotterPageState extends State<FunctionPlotterPage> {
  /// 横纵范围在**画图之前**定：两个滑动条放在「计算」按钮上方，
  /// 采样区间和显示窗口都用它们（原来滑条在图下面、只管显示窗口，
  /// 曲线拉出去就断在那儿）。
  RangeValues _xRange = const RangeValues(-10, 10);
  RangeValues _yRange = const RangeValues(-10, 10);

  /// 滑条的取值范围（比默认宽，方便拉大拉小）。
  static const RangeValues _rangeLimits = RangeValues(-50, 50);

  /// 每单位 x 采几个点。
  static const double _perUnit = 60;

  static const int _maxCurves = 5;

  /// 每条曲线的固定颜色，下标与输入框一一对应。
  static const List<Color> _curveColors = <Color>[
    Colors.blue,
    Colors.red,
    Colors.green,
    Colors.orange,
    Colors.purple,
  ];

  /// 可增减的表达式输入框。列表**就地增删**（对象始终是同一个），
  /// 外壳靠 `identical(fields)` 判断要不要清空结果，换新 List 会把结果清掉。
  final List<ToolField> _exprs = <ToolField>[
    ToolField('函数 1', hint: '例如 x^2、Sin[x]、Sqrt[x]'),
  ];

  @override
  void initState() {
    super.initState();
    // 打开就该看到一条曲线：第一个框预置 x^2（autoRun 立刻画）
    _exprs.first.controller.text = 'x^2';
  }

  void _addCurve() {
    if (_exprs.length >= _maxCurves) return;
    setState(() {
      _exprs.add(
        ToolField('函数 ${_exprs.length + 1}', hint: '例如 x^2、Sin[x]、Sqrt[x]'),
      );
    });
  }

  void _removeCurve() {
    if (_exprs.length <= 1) return;
    // 不 dispose 被移除的控制器：外壳约定不 dispose 输入框，
    // 而且这一帧旧的 TextField 可能还引用着它，提前 dispose 会抛异常。
    setState(() => _exprs.removeLast());
  }

  /// 一条范围滑动条：左边名字、中间滑条、右边当前范围。
  Widget _rangeRow(
    String label,
    RangeValues v,
    ValueChanged<RangeValues> onChanged,
  ) => Row(
    children: [
      SizedBox(
        width: 64,
        child: Text(label, style: const TextStyle(fontSize: 12)),
      ),
      Expanded(
        child: RangeSlider(
          values: v,
          min: _rangeLimits.start,
          max: _rangeLimits.end,
          divisions: (_rangeLimits.end - _rangeLimits.start).round(),
          labels: RangeLabels('${v.start.round()}', '${v.end.round()}'),
          onChanged: onChanged,
        ),
      ),
      SizedBox(
        width: 76,
        child: Text(
          '${v.start.round()} ~ ${v.end.round()}',
          textAlign: TextAlign.right,
          style: const TextStyle(fontSize: 12, fontFamily: 'monospace'),
        ),
      ),
    ],
  );

  /// 两个范围滑动条放在「计算」上方：**先定范围再画图**。
  Widget _intro() => Column(
    crossAxisAlignment: CrossAxisAlignment.start,
    children: [
      _rangeRow('横轴范围', _xRange, (v) => setState(() => _xRange = v)),
      _rangeRow('纵轴范围', _yRange, (v) => setState(() => _yRange = v)),
      const SizedBox(height: 8),
      Row(
        children: [
          OutlinedButton.icon(
            onPressed: _exprs.length < _maxCurves ? _addCurve : null,
            icon: const Icon(Icons.add),
            label: const Text('添加函数'),
          ),
          const SizedBox(width: 12),
          OutlinedButton.icon(
            onPressed: _exprs.length > 1 ? _removeCurve : null,
            icon: const Icon(Icons.remove),
            label: const Text('删除函数'),
          ),
        ],
      ),
    ],
  );

  @override
  Widget build(BuildContext context) => ToolScaffold(
    title: '函数图像绘制',
    runLabel: '绘制',
    runIcon: Icons.show_chart,
    // 默认已经有一个 x^2，打开就该看到图。
    autoRun: true,
    fields: _exprs,
    intro: _intro(),
    compute: (session) async {
      final series = <CurveSeries>[];
      final failed = <String>[];
      final from = _xRange.start, to = _xRange.end;
      final count = ((to - from) * _perUnit).round().clamp(200, 4000);

      // 逐条采样：一条失败只记下它自己，别的照画。
      for (var i = 0; i < _exprs.length; i++) {
        final raw = _exprs[i].text;
        if (raw.isEmpty) continue;
        try {
          // 表达式原样交给 Symja 解析，谁解析谁负责。
          final s = await session.sample(
            raw,
            variable: 'x',
            from: from,
            to: to,
            count: count,
          );
          series.add(
            CurveSeries(
              label: raw,
              color: _curveColors[i % _curveColors.length],
              // 非有限值（极点处的 ComplexInfinity 等）原样保留，
              // CurvePlot 会把它们当成抬笔断点。
              points: <Offset>[
                for (var k = 0; k < s.ys.length; k++) Offset(s.xAt(k), s.ys[k]),
              ],
            ),
          );
        } on SymjaException catch (e) {
          failed.add('$raw：$e');
        }
      }
      if (series.isEmpty && failed.isEmpty) {
        throw Exception('请至少填写一个函数表达式');
      }
      return <ToolOutput>[
        if (series.isNotEmpty)
          ToolChart(
            '函数图像',
            // CurvePlot 内部用 Expanded，必须给一个确定高度，
            // 否则放在外层 Column 里会因为高度无界而报错。
            SizedBox(
              height: 360,
              child: CurvePlot(
                series: series,
                // 窗口由上面两个滑动条定死，图自己的滑条收起来
                xWindow: (from, to),
                yWindow: (_yRange.start, _yRange.end),
                showControls: false,
              ),
            ),
          ),
        if (failed.isNotEmpty) ToolText('未能绘制的函数', failed.join('\n')),
      ];
    },
  );
}