Положить плавную кривую внутри трубки

Question

Каков хороший способ нарисовать плавную кривую с заданной начальной и конечной точкой и ограниченным нахождением внутри кусочно-линейной трубы, как показано ниже?

http://yaroslavvb.com/upload/save/so-tubes.png

coords = {1 -> {0, 2}, 2 -> {1/3, 1}, 3 -> {0, 0}, 
   4 -> {(1/3 + 2)/2, 1}, 5 -> {2, 1}, 6 -> {2 + 1/3, 0}, 
   7 -> {2 + 1/3, 2}};
gp = GraphPlot[graph, VertexCoordinateRules -> coords];
pr = {{-1, 3 + 1/3}, {-1 - 1/6, 3 + 1/6}};
scale = 50;
is = -scale*(Subtract @@@ pr);
lineThickness = 2/3;
graph = {1 -> 2, 3 -> 2, 2 -> 4, 4 -> 5, 5 -> 6, 5 -> 7};
path = {3, 2, 4, 5, 7};
lp = Graphics[{Blue, Opacity[.5], 
    AbsoluteThickness[lineThickness*scale], Line[path /. coords]}];
Show[lp, gp, PlotRange -> pr, ImageSize -> is]

Answer 1

Возможно что-то вроде этого:

coords = {2 -> {1/3, 1}, 1 -> {0, 0}, 3 -> {(1/3 + 2)/2, 1}, 
   4 -> {2, 1}, 5 -> {2 + 1/3, 2}};
pr = {{-1, 3 + 1/3}, {-1 - 1/6, 3 + 1/6}};
scale = 50;
is = -scale*(Subtract @@@ pr);
lineThickness = 2/3;
graph = {1 -> 2, 2 -> 3, 3 -> 4, 4 -> 5};
gp = GraphPlot[graph, VertexCoordinateRules -> coords];
path = {1, 2, 3, 4, 5};

f = BezierFunction[
   SortBy[coords /. Rule[x_, List[a_, b_]] -> List[a, b], First]];
pp = ParametricPlot[f[t], {t, 0, 1}];

lp = Graphics[{Blue, Opacity[.5], 
    AbsoluteThickness[lineThickness*scale], Line[path /. coords]}];
Show[pp, lp, gp, PlotRange -> pr, ImageSize -> is]  

Вы можете лучше контролировать путь, добавляя / удаляя контрольные точки для Безье. Как я помню, «Bspline содержится в выпуклой оболочке его контрольных точек», поэтому вы можете добавлять контрольные точки внутри толстых линий (например, вверх и вниз по средним точкам в наборе фактических точек), чтобы все больше и больше связывать Безье.

1009 ** * Редактировать 1010 ** * 1011

Следующее является первой попыткой ограничить кривую. Плохое программирование, просто чтобы почувствовать, что можно сделать:

coords = {2 -> {1/3, 1}, 1 -> {0, 0}, 3 -> {(1/3 + 2)/2, 1}, 
   4 -> {2, 1}, 5 -> {2 + 1/3, 2}};
pr = {{-1, 3 + 1/3}, {-1 - 1/6, 3 + 1/6}};
scale = 50;
is = -scale*(Subtract @@@ pr);
lineThickness = 2/3;
graph = {1 -> 2, 2 -> 3, 3 -> 4, 4 -> 5};
gp = GraphPlot[graph, VertexCoordinateRules -> coords];
path = {1, 2, 3, 4, 5};

kk = SortBy[coords /. Rule[x_, List[y_, z_]] -> List[y, z], 
  First]; f = BezierFunction[kk];
pp = ParametricPlot[f[t], {t, 0, 1}, Axes -> False];

mp = Table[{a = (kk[[i + 1, 1]] - kk[[i, 1]])/2 + kk[[i, 1]],
    Interpolation[{kk[[i]], kk[[i + 1]]}, InterpolationOrder -> 1][
      a] + lineThickness/2}, {i, 1, Length[kk] - 1}];
mp2 = mp /. {x_, y_} -> {x, y - lineThickness};
kk1 = SortBy[Union[kk, mp, mp2], First]
g = BezierFunction[kk1];
pp2 = ParametricPlot[g[t], {t, 0, 1}, Axes -> False];

lp = Graphics[{Blue, Opacity[.5], 
    AbsoluteThickness[lineThickness*scale], Line[path /. coords]}];
Show[pp, pp2, lp, gp, PlotRange -> pr, ImageSize -> is]

Редактировать 2

Или, может быть, еще лучше:

g1 = Graphics[BSplineCurve[kk1]]; 
Show[lp, g1, PlotRange -> pr, ImageSize -> is]    

Этот масштаб достаточно хорошо масштабируется при увеличении изображения (предыдущие нет)