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> {
  /// 固定的采样区间与点数。横纵范围由图下面的滑条控制，点取得密一些，
  /// 放大到一小段时也还有足够的点。
  static const double _sampleFrom = -10;
  static const double _sampleTo = 10;
  static const int _sampleCount = 800;

  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]',
      keyboard: TextInputType.text,
    ),
  ];

  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]',
        keyboard: TextInputType.text,
      ));
    });
  }

  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());
  }

  Widget _intro() => Column(
        crossAxisAlignment: CrossAxisAlignment.start,
        children: [
          const Text('函数表达式 (使用 x 作为变量)'),
          const Text(
            '支持: +, -, *, /, ^, sin, cos, tan, ln, sqrt, pi, e',
            style: TextStyle(fontSize: 12),
          ),
          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',
        // 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>[];
          // 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: _sampleFrom,
                to: _sampleTo,
                count: _sampleCount,
              );
              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)),
              ),
            if (failed.isNotEmpty)
              ToolText('未能绘制的函数', failed.join('\n')),
          ];
        },
      );
}