WINUI——实现点在直线上随意移动

开发环境

VS2022

.net core6

需求

需要在一条直线上可随意移动一个点，这个点一定要在这条直线上，不可移出直线。也就是说A点到B点的直线就是这个点的移动范围。

需求深入分析

这个需求看上去，感觉完全可以使用Slider实现，因为Slider上已经将可移动的那个点（Slider的控制柄）完全限制在Slider上了。但深入沟通交流后发现，这条线的两个端点是需要绑定一个平面坐标的，并且两个端点可能会实时变化，那么用slider实现后，要改变它在平面上的位置，就不太方便了，需要通过复杂的计算，才能准确放置它的位置。

转而打算用Line + Ellipse来实现，Line由两个端点A（X1,Y1）B(X2,Y2)就决定了，要改变它的平面位置，只要将两个坐标点绑定给A、B两点即可。那么就只需要实现控制点无论怎么移动就在这条直线上即可，即是将不在直线上的光标位置转化为在直线上的x、y坐标值，然后将求出的坐标值赋值给点（注意是点的圆心在直线上，这个是隐藏需求）即可。相对Slider要简单很多。

注：文中提到的x1、y1均表示Line的A点坐标（x2、y2同理）。

转化为数学问题

因直线的AB两点已经定下来，也就是说(x1,y1)与（x2,y2）为已知，那么根据直线方程：y=kx+b，k为斜率（要注意直线为x轴垂线时需要特殊考虑），b为截距（即x=0时与y轴的交点）。

那么k=(y2-y1)/(x2-x1)，b=y1- k x1。

同时直线X的范围限制在[x1,y1]这个闭区间即可，当斜率k存在时，Y就完全不需要限制它的区间（X的区间就限制了Y的区间）；当斜率不存在时，即直线为x轴的垂线时，则需要限制y的区间在[y1,y2]的闭区间。开发中可以将X与Y均限制在直线区间内，然后再求对应直线点的值。

开发中b可以不求它，因为在这条直线段上的点的y值可以通过y=y1+k(x-x1), x为通过获取光标位置坐标x值；而斜率不存在时，b也不存在。

UI与代码

通过分析，这个功能仅需要Line与Ellipse即可，而为了实现Ellipse在后续移动，将这两个控件作为canvas的子控件，这样Ellipse后续位置的变动就可以很好的设置，通过Canvas.SetLeft和Canvas.SetTop即可将点位置重新设置。

UI端Xaml代码如下:

        <Canvas><Linex:Name="line"Stroke="Black"StrokeThickness="2"X1="10"X2="400"Y1="{Binding ElementName=line, Path=X1}"Y2="400" /><EllipseName="movingCircle"Canvas.Left="0"Canvas.Top="0"Width="20"Height="20"Fill="Blue"Opacity="0.6" /></Canvas>

注意：

上述Line暂未用绑定，此可按自己需求进行相应的位置数据绑定。

另Ellipse的坐标设置的是（0，0），以便初始时Line的A点与Ellipse的圆心重合。

WINUI后台代码如下：

            movingCircle.PointerPressed += (sender, e) =>{var ellipse = sender as Ellipse;var startPoint = e.GetCurrentPoint(ellipse).Position;ellipse.CapturePointer(e.Pointer);ellipse.PointerMoved += (s, me) =>{if (ellipse.CapturePointer(e.Pointer)){if (line.X1 == line.X2 && line.Y1 == line.Y2)//这就是一个点了，一个点计算个啥？{return;}var currentPosition = me.GetCurrentPoint(canvas).Position;var x = Math.Max(line.X1, Math.Min(line.X2, currentPosition.X));double y = Math.Max(line.Y1, Math.Min(line.Y2, currentPosition.Y));if (line.X1 == line.X2 || line.Y1 == line.Y2){//do nothing}else{var slope = (line.Y2 - line.Y1) / (line.X2 - line.X1);//X2==X1时，需要特殊考虑var slope1 = (line.X2 - line.X1) / (line.Y2 - line.Y1);//y2==y1时，需要特殊处理if (Math.Abs(slope) > Math.Abs(slope1)){x = line.X1 + slope1 * (y - line.Y1);}elsey = line.Y1 + slope * (x - line.X1);}var r = ellipse.Width / 2;Canvas.SetLeft(ellipse, x - r);Canvas.SetTop(ellipse, y - r);}};ellipse.PointerReleased += (s, me) =>{ellipse.ReleasePointerCapture(e.Pointer);ellipse.PointerMoved -= (s, me2) => { };ellipse.PointerReleased -= (s, me3) => { };};};

WPF后台代码如下（UI代码完全一样）：

    public  class MainWindow : Window{public MainWindow(){InitializeComponent();movingCircle.MouseLeftButtonDown += (sender, e) =>{var ellipse = sender as Ellipse;var b = ellipse.CaptureMouse();ellipse.MouseMove += (s, me) =>{if (ellipse.IsMouseCaptured){if (line.X1 == line.X2 && line.Y1 == line.Y2)//这就是一个点了，一个点计算个啥？{return;}var currentPosition = me.GetPosition(canvas);var x = Math.Max(line.X1, Math.Min(line.X2, currentPosition.X));double y = Math.Max(line.Y1, Math.Min(line.Y2, currentPosition.Y));if (line.X1 == line.X2 || line.Y1 == line.Y2){//do nothing}else{var slope = (line.Y2 - line.Y1) / (line.X2 - line.X1);//X2==X1时，需要特殊考虑var slope1 = (line.X2 - line.X1) / (line.Y2 - line.Y1);//y2==y1时，需要特殊处理if (Math.Abs(slope) > Math.Abs(slope1)){x = line.X1 + slope1 * (y - line.Y1);}elsey = line.Y1 + slope * (x - line.X1);}var r = ellipse.Width / 2;Canvas.SetLeft(ellipse, x - r);Canvas.SetTop(ellipse, y - r);}};ellipse.MouseLeftButtonUp += (s, me) =>{ellipse.ReleaseMouseCapture();ellipse.MouseMove -= (s, me2) => { };ellipse.MouseLeftButtonUp -= (s, me3) => { };};};}}

注：后台代码中控件获取指针焦点后，即WIN的CapturePointer与WPF的CaptureMouse，一定要Release，WINUI中通过ReleasePointerCapture方法，WPF通过ReleaseMouseCapture。

特别注意

斜率K过大时，X移动过小的距离，Y就可能到达直线的端点。也就是说变化率过大会导致调节变得异常困难。

为了避免这个问题，在处理的过程中分别求了斜率slope和它的倒数slope1，然后比较它们绝对值（若斜率是-50，那么它的倒数是-1/50，-1/50的是大于-50的，但调节变化率则应该是-1/50是小于-50的）的大小，用较小的一个来计算当前位置对应在直线上的点位置。

|slope|>|1/slope|时， x = X1 + 1/slope * (y - Y1) y为节能到的当前光标位置的y坐标值。

|slope|<=|1/slope|时，y = Y1 + slope * (x - X1) x为获取到的当前光标位置的x坐标值。

注意事项

后台代码中控件获取指针焦点后，即WIN的CapturePointer与WPF的CaptureMouse，一定要释放;WINUI中通过ReleasePointerCapture方法，WPF通过ReleaseMouseCapture。
在后台代码中一定要将在光标移动时绑定的事件移除，同个控件多次订阅相同事件是无益的，性能会有一定下降，还可能导致对象回收不及时或长期持有对象而出现内存相关bug。
要注间线上移动点Ellipse的圆心位置是否在直线上。
注意斜率导致的变化过大问题，同时处理斜率过大的边界条件x1=x2要考虑，y1=y2的情况也要考虑。x1=x2 && y1=y2的极端情况也要一并考虑进去。
注意获取光标位置时通过获取点的容器的方式来获取，直接通过获取点的光标位置，则会因点在快速移动，move事件处理不及时可能导致出现点跳动问题，在测试时斜率过大（绝对值过大）越容易出现点在直线上跳动。
要注意边界条件的考虑，如直线方程中很可能不会考虑到直线为x轴垂线的情况。
以上代码若有必要可以封装为一个UserControl，以供后续的复用。