SVG 路径(path)

本文转自：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/SVG/Tutorial/Paths

<path>元素是SVG基本形状中最强大的一个，它不仅能创建其他基本形状，还能创建更多其他形状。

另外，path只需要设定很少的点，就可以创建平滑流畅的线条（比如曲线）。虽然polyline元素也能实现类似的效果，但是必须设置大量的点 （点越密集，越接近连续，看起来越平滑流畅），并且这种做法不能够放大（放大后，点的离散更明显）。为了更好的理解path，你最好用path实际画一个 SVG图形，虽然用XML或文本编辑器来编辑path元素不是很容易，但可以帮助我们理解path是如何工作的，所以，你就忍了吧。

上一章提到过，path元素的形状是通过d属性定义的，d属性的值是一个“命令+参数”的序列，我们将学习这些命令，并且看到很多相关的示例。

每一个命令都用一个关键字母来表示，比如，字母“M”表示的是“Move to”命令，当解析器读到这个命令时，它就知道你是打算移动到某个点。跟在命令字母后面的，是你需要移动到的那个点的x和y轴坐标。比如移动到 (10,10)这个点的命令，应该写成“M 10 10”。这一段字符结束后，解析器就会去读下一段命令。每一个命令都有两种表示方式，一种是用大写字母，表示采用绝对定位。另一种是用小写字母，表示采用相对定位（例如：从上一个点开始，向上移动10px，向左移动7px）。

d属性采用的是用户坐标系统，不需标明单位。在后面的教程中，我们会学到如何让变换path，以满足更多需求。

直线命令 Line commands

<path>元素有5个画直线的命令，如名字所示，直线命令就是在两个点之间画直线。首先是“Move to”命令，M，前面已经提到过，它有两个参数，分别是需要移动到的点的x轴和y轴的坐标。假设，你的画笔当前位于一个点，在使用M命令移动画笔后，只会 移动画笔，但不会在两点之间画线。因为M命令仅仅是移动画笔，但不画线。所以M命令经常出现在路径的开始处，用来指明从何处开始画。

M x y

or

m dx dy

这有一个比较好的例子，不过我们没画任何东西，只是将画笔移动到路径的起点，所以我们不会看到任何图案。但是，我把我们移动到的点标注出来了，所以 在下面的例子里会看到(10,10)坐标上有一个点。注意，如果只画path，这里什么都不会显示。（这段不太好理解，说明一下：为了更好地展示路径，下 面的所有例子里，在用path绘制路径的同时，也会用circle标注路径上的点。）

<?xml version="1.0" standalone="no"?>

<svg width="200px" height="200px" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">

  <path d="M10 10"/>

  <!-- Points -->
  <circle cx="10" cy="10" r="2" fill="red"/>

</svg>

能够真正画出线的命令有3个（M命令是移动画笔位置，但是不画线），最常用的是“Line to”命令，L，L有两个参数，分别是一个点的x轴和y轴坐标，L命令将会在该点和当前点（L前面画笔所在的点）之间画一条线段。

L x y (or l dx dy)

另外还有两个简写命令，用来绘制平行线和垂直线。H，绘制平行线。V，绘制垂直线。它们都只带一个参数，标明在x轴或y轴移动到的位置，因为它们都只在一个坐标轴的方向上移动。

H x (or h dx)
 V y (or v dy)

现在我们已经掌握了一些命令，可以开始画一些东西了。先从简单的地方开始，画一个简单的矩形（同样的效果用<rect/>元素可以更简单的实现），矩形是由水平线和垂直线组成的，所以这个例子可以很好地展现前面讲的画线的方法。

<?xml version="1.0" standalone="no"?>

<svg width="100px" height="100px" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  
  <path d="M10 10 H 90 V 90 H 10 L 10 10"/>

  <!-- Points -->
  <circle cx="10" cy="10" r="2" fill="red"/>
  <circle cx="90" cy="90" r="2" fill="red"/>
  <circle cx="90" cy="10" r="2" fill="red"/>
  <circle cx="10" cy="90" r="2" fill="red"/>

</svg>

最后，我们可以通过一个“闭合路径命令”Z来简化上面的path，Z命令会从当前点画一条直线到路径的起点，尽管我们不总是需要闭合路径，但是它还是经常被放到路径的最后。另外，Z命令不用区分大小写。

Z (or z)

所以上面例子里用到的路径，可以简化成这样：

<path d="M10 10 H 90 V 90 H 10 Z" fill="transparent" stroke="black"/>

你也可以使用这些命令的相对坐标形式来绘制相同的图形，如之前所述，相对命令使用的是小写字母，它们的参数不是指定一个明确的坐标，而是表示相对于它前面的点需要移动多少距离。例如前面的示例，画的是一个80*80的正方形，用相对命令可以这样描述：

<path d="M10 10 h 80 v 80 h -80 Z" fill="transparent" stroke="black"/>

上述路径是：画笔移动到（10,10）点，由此开始，向右移动80像素构成一条水平线，然后向下移动80像素，然后向左移动80像素，然后再回到起点。

你可能会问这些命令有什么用，因为 <polygon> 和 <polyline> 可以做到画出一样的图形。答案是，这些命令可以做得更多。如果你只是画直线，那么其他元素可能会更好用，但是，path却是众多开发者在SVG绘制中惯用 的。据我所知，它们之间不存在性能上的优劣。但是通过脚本生成path可能有所不同，因为另外两种方法只需要指明点，而path在这方面的语法会更复杂一 些。

曲线命令 Curve commands

绘制平滑曲线的命令有3个，其中两个用来绘制贝塞尔曲线，另外一个用来绘制弧形或者说是圆的一部分。如果你用过Inkscape, Illustrator 或者 Photoshop，你可能对贝塞尔曲线有一定程度的了解。关于贝塞尔曲线的数学解释，你可以在Wikipedia的文档中获取到。其中的很多知识都可以用在这里。贝塞尔曲线的类型有很多，但是在path元素里，只存在两种：三次贝塞尔曲线C，和二次贝塞尔曲线Q。

贝塞尔曲线

我们从稍微复杂一点的三次贝塞尔曲线入手，三次贝塞尔曲线需要定义一个点和两个控制点，所以用C命令创建三次贝塞尔曲线，需要设置三组坐标参数：

C x1 y1, x2 y2, x y (or c dx1 dy1, dx2 dy2, dx dy)

这里的最后一个坐标(x,y)表示的是曲线的终点，另外两个坐标是控制点，(x1,y1)是起点的控制点，(x2,y2)是终点的控制点。如果你熟 悉代数或者微积分的话，会更容易理解控制点，控制点描述的是曲线起始点的斜率，曲线上各个点的斜率，是从起点斜率到终点斜率的渐变过程。（文字描述不好， 维基百科上有图示，更直观。）

<?xml version="1.0" standalone="no"?>

<svg width="190px" height="160px" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">

  <path d="M10 10 C 20 20, 40 20, 50 10" stroke="black" fill="transparent"/>
  <path d="M70 10 C 70 20, 120 20, 120 10" stroke="black" fill="transparent"/>
  <path d="M130 10 C 120 20, 180 20, 170 10" stroke="black" fill="transparent"/>
  <path d="M10 60 C 20 80, 40 80, 50 60" stroke="black" fill="transparent"/>
  <path d="M70 60 C 70 80, 110 80, 110 60" stroke="black" fill="transparent"/>
  <path d="M130 60 C 120 80, 180 80, 170 60" stroke="black" fill="transparent"/>
  <path d="M10 110 C 20 140, 40 140, 50 110" stroke="black" fill="transparent"/>
  <path d="M70 110 C 70 140, 110 140, 110 110" stroke="black" fill="transparent"/>
  <path d="M130 110 C 120 140, 180 140, 170 110" stroke="black" fill="transparent"/>

</svg>

上面的例子里，创建了9个三次贝塞尔曲线。有一点比较遗憾，标记控制点的代码会比较庞大，所以在这里舍弃了。（之前所有点都用circle标记，此 处一样，只不过没把代码列出来）。如果你想更准确地控制它们，可以自己动手把他们画出来。图例上的曲线从左开始，控制点在水平方向上逐渐分开，最右侧的曲 线，控制点之间离得更远。这里要注意观察，曲线沿着起点到第一控制点的方向伸出，逐渐弯曲，然后沿着第二控制点到终点的方向结束。（这个翻译的不太好，没 弄清原文想要表达的意思。曲线的原理，还是看维基百科比较好。）

你可以将若干个贝塞尔曲线连起来，从而创建出一条很长的平滑曲线。如果将一个点的控制点在它的另一侧建立一个对称点（斜率不变），可以通过一个简写 的命令来实现，这个命令是S（或s）。（这段话可以这样理解：S命令前面可以是一条C命令创建的三次贝赛尔曲线，这时候，S命令跟在C命令的后面，就可以 用比较简单的参数，生成一个与前面那个相对称的三次贝塞尔曲线。仔细看一下后面的图例，可以帮助理解。另外，S命令也可以跟在S命令后面。）

S x2 y2, x y (or s dx2 dy2, dx dy)

S命令可以用来创建与之前那些曲线一样的贝塞尔曲线，但是，如果S命令跟在一个C命令或者另一个S命令的后面，它的第一个控制点，就会被假设成前一 个控制点的对称点。如果S命令单独使用，前面没有C命令或者另一个S命令，那么它的两个控制点就会被假设为同一个点。下面是S命令的语法示例，如图所示， 左侧的控制点用红色标示，与它对称的控制点用蓝色标示。

<?xml version="1.0" standalone="no"?>
<svg width="190px" height="160px" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M10 80 C 40 10, 65 10, 95 80 S 150 150, 180 80" stroke="black" fill="transparent"/>
</svg>

另一个贝塞尔曲线是二次贝塞尔曲线Q，它比三次贝塞尔曲线简单，只需要一个控制点，用来确定起点和终点的曲线斜率。因此它需要两组参数，控制点和终点坐标。

Q x1 y1, x y (or q dx1 dy1, dx dy)

<?xml version="1.0" standalone="no"?>
<svg width="190px" height="160px" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"">
  <path d="M10 80 Q 95 10 180 80" stroke="black" fill="transparent"/>
</svg>

就像三次贝塞尔曲线有一个S命令，二次贝塞尔曲线有一个差不多的T命令，可以通过更简短的参数，延长二次贝塞尔曲线。

T x y (or t dx dy)

和之前一样，快捷命令T会通过前一个控制点，推断出一个新的控制点。这意味着，在你的第一个控制点后面，可以只定义终点，就创建出一个相当复杂的曲 线。需要注意的是，T命令前面必须是一个Q命令，或者是另一个T命令，才能达到这种效果。如果T单独使用，那么控制点就会被认为和终点是同一个点，所以画 出来的将是一条直线。

<?xml version="1.0" standalone="no"?>
<svg width="190px" height="160px" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M10 80 Q 52.5 10, 95 80 T 180 80" stroke="black" fill="transparent"/>
</svg>

虽然三次贝塞尔曲线拥有更大的自由度，但是两种曲线能达到的效果总是差不多的。具体使用哪种曲线，通常取决于需求，以及对曲线对称性的依赖程度。

弧形Arcs

弧形命令A是另一个创建SVG曲线的命令。基本上，弧形可以视为圆形或椭圆形的一部分。假设，已知椭圆形的长轴半径和短轴半径，另外已知两个点（它 们的距离在圆的半径范围内），这时我们会发现，有两个路径可以连接这两个点。每种情况都可以生成出四种弧形。所以，为了保证创建的弧形唯一，A命令需要用 到比较多的参数：

A rx ry x-axis-rotation large-arc-flag sweep-flag x y
 a rx ry x-axis-rotation large-arc-flag sweep-flag dx dy

弧形命令A的前两个参数分别是x轴半径和y轴半径，它们的作用很明显，不用多做解释，如果你不是很清楚它们的作用，可以参考一下椭圆ellipse命令中的相同参数。弧形命令A的第三个参数表示弧形的旋转情况，下面的例子可以很好地解释它：

<?xml version="1.0" standalone="no"?>
<svg width="320px" height="320px" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M10 315
           L 110 215
           A 30 50 0 0 1 162.55 162.45
           L 172.55 152.45
           A 30 50 -45 0 1 215.1 109.9
           L 315 10" stroke="black" fill="green" stroke-width="2" fill-opacity="0.5"/>
</svg>

如图例所示，画布上有一条对角线，中间有两个椭圆弧被对角线切开(x radius = 30, y radius = 50)。第一个椭圆弧的x-axis-rotation（x轴旋转角度）是0，所以弧形所在的椭圆是正置的（没有倾斜）。在第二个椭圆弧中，x- axis-rotation设置为-45，所以这是一个旋转的椭圆，并以短轴为分割线，形成了两个对称的弧形。参看图示中的第二个椭圆形。

上面提到的四种不同路径将由接下来的两个参数决定。如前所讲，还有两种可能的椭圆用来形成路径，它们给出的四种可能的路径中，有两种不同的路径。这 里要讲的参数是large-arc-flag（角度大小） 和sweep-flag（弧线方向），large-arc-flag决定弧线是大于还是小于180度，0表示小角度弧，1表示大角度弧。sweep- flag表示弧线的方向，0表示从起点到终点沿逆时针画弧，1表示从起点到终点沿顺时针画弧。下面的例子展示了这四种情况。

<?xml version="1.0" standalone="no"?>
<svg width="325px" height="325px" version="1.1" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg">
  <path d="M80 80
           A 45 45, 0, 0, 0, 125 125
           L 125 80 Z" fill="green"/>
  <path d="M230 80
           A 45 45, 0, 1, 0, 275 125
           L 275 80 Z" fill="red"/>
  <path d="M80 230
           A 45 45, 0, 0, 1, 125 275
           L 125 230 Z" fill="purple"/>
  <path d="M230 230
           A 45 45, 0, 1, 1, 275 275
           L 275 230 Z" fill="blue"/>
</svg>

你应该已经猜到了，最后两个参数是指定弧形的终点，弧形可以简单地创建圆形或椭圆形图标，比如你可以创建若干片弧形，组成一个饼图。

如果你是从Canvas过 渡到SVG，那么弧形会比较难以掌握，但它也是非常强大的。用路径来绘制完整的圆或者椭圆是比较困难的，因为圆上的任意点都可以是起点同时也是终点，无数 种方案可以选择，真正的路径无法定义。通过绘制连续的路径段落，也可以达到近似的效果，但使用真正的circle或者ellipse元素会更容易一些。