Construindo uma calculadora de área de geometria JavaScript: Tutorial de desenvolvedor interativo 2025
Anh Quân
Creator
Sumário
- Introdução: Por que construir uma calculadora de geometria?
- O que vamos construir
- Pré -requisitos
- Compreendendo a matemática por trás dos cálculos da área
- Configuração do projeto
- Implementação de JavaScript
- Compreendendo os principais componentes
- Adicionando recursos avançados
- Teste e validação
- Otimizando para dispositivos móveis
- Aprimoramentos adicionais
- Aplicações práticas
- Conclusão
- Recursos para aprendizado adicional
Um guia detalhado para criar sua própria calculadora de geometria interativa usando JavaScript, completa com cálculos de área para polígonos simples e complexos.
Introdução: Por que construir uma calculadora de geometria?
Os cálculos de geometria formam a base de inúmeras aplicações do mundo real-desde o levantamento e a arquitetura da terra até o desenvolvimento de jogos e os sistemas de informação geográfica.Como desenvolvedores, geralmente precisamos de ferramentas confiáveis para calcular as áreas de várias formas.Embora existam muitas calculadoras on -line disponíveis, a criação de suas próprias ofertas oferece várias vantagens:
- Preencha a personalização para atender aos requisitos específicos do projeto
- Flexibilidade de integração com seus aplicativos da Web existentes
- Oportunidade de aprendizado para entender geometria de coordenadas e pensamento algorítmico
- Aprimoramento do portfólio para mostrar suas habilidades de JavaScript
Neste tutorial abrangente, examinaremos o processo de construção de uma poderosa e interativa calculadora de área de geometria usando JavaScript.No final, você terá um aplicativo da Web totalmente funcional que calcula com precisão a área de polígonos simples e complexos usando geometria de coordenadas.
O que vamos construir
Nossa calculadora de geometria será:
- Permitir que os usuários inseram coordenadas de polígono através de uma interface intuitiva
- Calcule áreas para polígonos regulares e irregulares
- Suportar várias unidades de medição
- Visualize as formas usando tela HTML
- Fornecer resultados claros e precisos com arredondamento adequado
- Trabalhe em todos os principais navegadores e dispositivos
Uma prévia de nossa calculadora final de área de geometria JavaScript com entrada interativa de polígono
Pré -requisitos
Para acompanhar este tutorial, você deve ter:
- Entendimento básico de HTML, CSS e JavaScript
- Familiaridade com a manipulação de Dom
- Editor de texto ou IDE (vs código, texto sublime, etc.)
- Navegador da web moderno
- Opcional: compreensão do básico da geometria de coordenadas
Compreendendo a matemática por trás dos cálculos da área
Antes de mergulhar no código, vamos entender os princípios matemáticos que alimentam nossa calculadora de geometria.
A fórmula de cadarço para a área de polígono
Para calcular a área de qualquer polígono (regular ou irregular), usaremos a fórmula de cadarço, também conhecida como fórmula do agrimensor ou fórmula da área de Gauss.Esse algoritmo poderoso funciona para qualquer polígono definido por seus vértices, independentemente de quão complexa seja a forma.
A fórmula é expressa como:
Area = 0.5 * |∑(x_i * y_(i+1) - x_(i+1) * y_i)| Onde:
x_iandy_iare the coordinates of the i-th vertex- A fórmula calcula metade da soma dos produtos cruzados de vértices adjacentes
- O valor absoluto garante uma área positiva
Esta fórmula funciona "caminhando" em torno do perímetro do polígono, calculando produtos cruzados entre pontos consecutivos.Quando os somamos e dividimos por 2, obtemos a área do polígono.
Configuração do projeto
Vamos começar configurando a estrutura básica de nossa calculadora de geometria:
Estrutura HTML
Create a new file named index.html with the following structure:
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<title>Geometry Area Calculator</title>
<link rel="stylesheet" href="styles.css">
</head>
<body>
<div class="calculator-container">
<h2>Geometry Area Calculator</h2>
<div class="input-section">
<h2>Enter Polygon Coordinates</h2>
<p>Click on the canvas to add points or enter them manually below.</p>
<div class="canvas-container">
<canvas id="polygon-canvas" width="400" height="400"></canvas>
<button id="clear-canvas">Clear Canvas</button>
</div>
<div class="manual-input">
<div class="coordinates-container" id="coordinates-list">
<div class="coordinate-pair">
<input type="number" placeholder="X1" class="x-coord">
<input type="number" placeholder="Y1" class="y-coord">
<button class="remove-point">×</button>
</div>
</div>
<button id="add-point">Add Point</button>
</div>
<div class="units-selection">
<label for="units">Measurement Units:</label>
<select id="units">
<option value="pixels">Pixels</option>
<option value="meters">Meters</option>
<option value="feet">Feet</option>
</select>
</div>
<button id="calculate-area">Calculate Area</button>
</div>
<div class="results-section" id="results">
<!-- Results will be displayed here -->
</div>
</div>
<script src="script.js"></script>
</body>
</html>Estilo CSS
Create a file named styles.css for styling our calculator:
* {
box-sizing: border-box;
margin: 0;
padding: 0;
font-family: 'Segoe UI', Tahoma, Geneva, Verdana, sans-serif;
}
body {
background-color: #f5f5f5;
padding: 20px;
}
.calculator-container {
max-width: 800px;
margin: 0 auto;
background-color: white;
padding: 30px;
border-radius: 10px;
box-shadow: 0 0 15px rgba(0, 0, 0, 0.1);
}
h1 {
text-align: center;
color: #333;
margin-bottom: 30px;
}
h2 {
font-size: 1.5rem;
margin-bottom: 15px;
color: #444;
}
p {
margin-bottom: 20px;
color: #666;
}
.canvas-container {
margin-bottom: 30px;
text-align: center;
}
canvas {
border: 1px solid #ccc;
background-color: #f9f9f9;
}
.manual-input {
margin-bottom: 25px;
}
.coordinates-container {
max-height: 200px;
overflow-y: auto;
margin-bottom: 15px;
}
.coordinate-pair {
display: flex;
margin-bottom: 8px;
align-items: center;
}
input {
width: 80px;
padding: 8px;
margin-right: 10px;
border: 1px solid #ccc;
border-radius: 4px;
}
button {
padding: 8px 15px;
background-color: #4CAF50;
color: white;
border: none;
border-radius: 4px;
cursor: pointer;
transition: background-color 0.3s;
}
button:hover {
background-color: #45a049;
}
.remove-point {
background-color: #f44336;
padding: 8px 12px;
}
.remove-point:hover {
background-color: #d32f2f;
}
#clear-canvas {
margin-top: 10px;
}
.units-selection {
margin-bottom: 25px;
}
select {
padding: 8px;
border: 1px solid #ccc;
border-radius: 4px;
}
.results-section {
margin-top: 30px;
padding: 20px;
background-color: #f0f8ff;
border-radius: 6px;
display: none;
}
.results-section.active {
display: block;
}
.area-result {
font-size: 1.3rem;
margin-bottom: 15px;
}
.calculation-steps {
margin-top: 20px;
padding: 15px;
background-color: #f5f5f5;
border-radius: 4px;
font-family: monospace;
}Implementação de JavaScript
Now, let's create the script.js file that will power our geometry area calculator:
// DOM Elements
const canvas = document.getElementById('polygon-canvas');
const ctx = canvas.getContext('2d');
const clearCanvasBtn = document.getElementById('clear-canvas');
const addPointBtn = document.getElementById('add-point');
const coordinatesList = document.getElementById('coordinates-list');
const calculateBtn = document.getElementById('calculate-area');
const resultsSection = document.getElementById('results');
const unitsSelect = document.getElementById('units');
// Global Variables
let points = [];
let isDragging = false;
let dragIndex = -1;
// Canvas Setup
function setupCanvas() {
// Set canvas coordinate system (origin at center)
ctx.translate(canvas.width / 2, canvas.height / 2);
drawGrid();
// Event listeners for canvas interaction
canvas.addEventListener('mousedown', handleMouseDown);
canvas.addEventListener('mousemove', handleMouseMove);
canvas.addEventListener('mouseup', () => isDragging = false);
// Redraw canvas initially
redrawCanvas();
}
// Draw coordinate grid
function drawGrid() {
const width = canvas.width;
const height = canvas.height;
ctx.strokeStyle = '#e0e0e0';
ctx.lineWidth = 1;
// Vertical lines
for (let x = -width/2; x <= width/2; x += 20) {
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(x, -height/2);
ctx.lineTo(x, height/2);
ctx.stroke();
}
// Horizontal lines
for (let y = -height/2; y <= height/2; y += 20) {
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(-width/2, y);
ctx.lineTo(width/2, y);
ctx.stroke();
}
// X and Y axes (darker)
ctx.strokeStyle = '#aaa';
ctx.lineWidth = 2;
// X-axis
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(-width/2, 0);
ctx.lineTo(width/2, 0);
ctx.stroke();
// Y-axis
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(0, -height/2);
ctx.lineTo(0, height/2);
ctx.stroke();
}
// Handle mouse down event on canvas
function handleMouseDown(e) {
const rect = canvas.getBoundingClientRect();
const scaleX = canvas.width / rect.width;
const scaleY = canvas.height / rect.height;
const canvasX = (e.clientX - rect.left) * scaleX - canvas.width / 2;
const canvasY = (e.clientY - rect.top) * scaleY - canvas.height / 2;
// Check if clicking near an existing point (for dragging)
for (let i = 0; i < points.length; i++) {
const dx = points[i].x - canvasX;
const dy = points[i].y - canvasY;
const distance = Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
if (distance < 10) {
isDragging = true;
dragIndex = i;
return;
}
}
// If not dragging, add a new point
points.push({x: canvasX, y: canvasY});
updateCoordinateInputs();
redrawCanvas();
}
// Handle mouse move event on canvas
function handleMouseMove(e) {
if (!isDragging || dragIndex === -1) return;
const rect = canvas.getBoundingClientRect();
const scaleX = canvas.width / rect.width;
const scaleY = canvas.height / rect.height;
const canvasX = (e.clientX - rect.left) * scaleX - canvas.width / 2;
const canvasY = (e.clientY - rect.top) * scaleY - canvas.height / 2;
points[dragIndex] = {x: canvasX, y: canvasY};
updateCoordinateInputs();
redrawCanvas();
}
// Redraw the canvas with all points and connections
function redrawCanvas() {
// Clear the canvas
ctx.clearRect(-canvas.width/2, -canvas.height/2, canvas.width, canvas.height);
// Redraw the grid
drawGrid();
if (points.length === 0) return;
// Draw the polygon
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(points[0].x, points[0].y);
for (let i = 1; i < points.length; i++) {
ctx.lineTo(points[i].x, points[i].y);
}
// Connect back to the first point if we have at least 3 points
if (points.length >= 3) {
ctx.lineTo(points[0].x, points[0].y);
// Fill the polygon with a semi-transparent color
ctx.fillStyle = 'rgba(76, 175, 80, 0.2)';
ctx.fill();
}
// Draw the polygon outline
ctx.strokeStyle = '#4CAF50';
ctx.lineWidth = 2;
ctx.stroke();
// Draw the points
for (let i = 0; i < points.length; i++) {
ctx.beginPath();
ctx.arc(points[i].x, points[i].y, 5, 0, Math.PI * 2);
ctx.fillStyle = '#4CAF50';
ctx.fill();
// Label the points
ctx.fillStyle = '#333';
ctx.font = '12px Arial';
ctx.fillText(`P${i+1}`, points[i].x + 8, points[i].y - 8);
}
}
// Update the coordinate inputs based on canvas points
function updateCoordinateInputs() {
// Clear all existing inputs
coordinatesList.innerHTML = '';
// Add new inputs for each point
for (let i = 0; i < points.length; i++) {
const pair = document.createElement('div');
pair.className = 'coordinate-pair';
const xInput = document.createElement('input');
xInput.type = 'number';
xInput.className = 'x-coord';
xInput.placeholder = `X${i+1}`;
xInput.value = Math.round(points[i].x);
xInput.dataset.index = i;
const yInput = document.createElement('input');
yInput.type = 'number';
yInput.className = 'y-coord';
yInput.placeholder = `Y${i+1}`;
yInput.value = Math.round(points[i].y);
yInput.dataset.index = i;
const removeBtn = document.createElement('button');
removeBtn.className = 'remove-point';
removeBtn.textContent = '×';
removeBtn.dataset.index = i;
pair.appendChild(xInput);
pair.appendChild(yInput);
pair.appendChild(removeBtn);
coordinatesList.appendChild(pair);
// Event listeners for manual input changes
xInput.addEventListener('change', updatePointFromInput);
yInput.addEventListener('change', updatePointFromInput);
removeBtn.addEventListener('click', removePoint);
}
}
// Update a point from manual input
function updatePointFromInput(e) {
const index = parseInt(e.target.dataset.index);
const value = parseFloat(e.target.value);
if (isNaN(value)) return;
if (e.target.className === 'x-coord') {
points[index].x = value;
} else {
points[index].y = value;
}
redrawCanvas();
}
// Remove a point
function removePoint(e) {
const index = parseInt(e.target.dataset.index);
points.splice(index, 1);
updateCoordinateInputs();
redrawCanvas();
}
// Add a new point via button
function addNewPoint() {
// Add a new point at (0, 0) or near the last point if one exists
if (points.length > 0) {
const lastPoint = points[points.length - 1];
points.push({x: lastPoint.x + 20, y: lastPoint.y + 20});
} else {
points.push({x: 0, y: 0});
}
updateCoordinateInputs();
redrawCanvas();
}
// Clear all points
function clearCanvas() {
points = [];
updateCoordinateInputs();
redrawCanvas();
resultsSection.style.display = 'none';
}
// Calculate area using the Shoelace formula
function calculatePolygonArea(vertices) {
if (vertices.length < 3) return 0;
let area = 0;
const n = vertices.length;
for (let i = 0; i < n; i++) {
const j = (i + 1) % n;
area += vertices[i].x * vertices[j].y;
area -= vertices[j].x * vertices[i].y;
}
return Math.abs(area / 2);
}
// Display the calculation results
function displayResults() {
if (points.length < 3) {
alert("You need at least 3 points to calculate area.");
return;
}
const area = calculatePolygonArea(points);
const selectedUnit = unitsSelect.value;
let unitSymbol = 'px²';
let convertedArea = area;
// Apply unit conversions if needed
if (selectedUnit === 'meters') {
unitSymbol = 'm²';
// Assuming 1 pixel = 0.01 meter for example
convertedArea = area * 0.0001;
} else if (selectedUnit === 'feet') {
unitSymbol = 'ft²';
// Assuming 1 pixel = 0.0328 feet
convertedArea = area * 0.001;
}
// Format the result
const formattedArea = convertedArea.toFixed(2);
// Create the result HTML
let resultHTML = `
<h2>Calculation Results</h2>
<div class="area-result">
<strong>Polygon Area:</strong> ${formattedArea} ${unitSymbol}
</div>
<p>Based on ${points.length} vertices</p>
<div class="calculation-steps">
<h3>Calculation Steps:</h3>
<p>Using the Shoelace formula: A = 0.5 × |∑(xᵢyᵢ₊₁ − xᵢ₊₁yᵢ)|</p>
<ol>
`;
// Add the calculation steps
for (let i = 0; i < points.length; i++) {
const j = (i + 1) % points.length;
const term = (points[i].x * points[j].y - points[j].x * points[i].y).toFixed(2);
resultHTML += `<li>Step ${i+1}: (${points[i].x} × ${points[j].y}) - (${points[j].x} × ${points[i].y}) = ${term}</li>`;
}
resultHTML += `
</ol>
<p>Summing all steps and taking absolute value: ${Math.abs(area).toFixed(2)}</p>
<p>Dividing by 2: ${(Math.abs(area)/2).toFixed(2)}</p>
</div>
`;
resultsSection.innerHTML = resultHTML;
resultsSection.style.display = 'block';
resultsSection.scrollIntoView({ behavior: 'smooth' });
}
// Initialize the application
function init() {
setupCanvas();
// Event listeners
clearCanvasBtn.addEventListener('click', clearCanvas);
addPointBtn.addEventListener('click', addNewPoint);
calculateBtn.addEventListener('click', displayResults);
}
// Start the app when the page loads
window.addEventListener('load', init);
Representação visual de como a fórmula de cadarço calcula a área de um polígono
Compreendendo os principais componentes
Vamos quebrar os principais componentes de nossa calculadora de área de geometria:
Interação de tela
Nossa calculadora usa um elemento de tela HTML para criação interativa de polígono.Os usuários podem:
- Clique na tela para adicionar pontos
- Arraste os pontos existentes para ajustar as posições
- Veja a visualização em tempo real do polígono
- Veja uma grade de coordenadas para referência
A tela é configurada com um sistema de coordenadas em que (0,0) está no centro, tornando -o intuitivo para os usuários trabalharem com coordenadas positivas e negativas.
Coordenar o gerenciamento de entrada
Os usuários podem inserir coordenadas de duas maneiras:
- Entrada visual: clique diretamente na tela para colocar pontos
- Entrada manual: insira coordenadas exatas nos campos de entrada
Os dois métodos de entrada são sincronizados, permitindo a colocação visual intuitiva e a entrada numérica precisa.
A implementação do algoritmo de cadarço
O núcleo da nossa calculadora é a implementação da fórmula de cadarço:
function calculatePolygonArea(vertices) {
if (vertices.length < 3) return 0;
let area = 0;
const n = vertices.length;
for (let i = 0; i < n; i++) {
const j = (i + 1) % n;
area += vertices[i].x * vertices[j].y;
area -= vertices[j].x * vertices[i].y;
}
return Math.abs(area / 2);
}Esta função:
- Leva uma variedade de coordenadas de vértices
- Loops através de cada ponto e o próximo ponto (envolvendo o primeiro ponto)
- Aplica o cálculo de produtos cruzados
- Leva o valor absoluto e divide -se por 2 para obter a área final
A beleza desse algoritmo é que ele funciona para qualquer polígono, independentemente de ser convexo ou côncavo, desde que não se cruze.
Adicionando recursos avançados
Agora que temos a calculadora básica funcionando, vamos estendê -lo com alguns recursos avançados:
Conversão de unidade
Nossa calculadora suporta diferentes unidades de medição:
- Pixels: para medições baseadas em tela
- Medidores: para medições métricas do mundo real
- Pés: para medições imperiais
A conversão da unidade é aplicada após o cálculo da área:
// Apply unit conversions if needed
if (selectedUnit === 'meters') {
unitSymbol = 'm²';
// Assuming 1 pixel = 0.01 meter for example
convertedArea = area * 0.0001;
} else if (selectedUnit === 'feet') {
unitSymbol = 'ft²';
// Assuming 1 pixel = 0.0328 feet
convertedArea = area * 0.001;
}Você pode personalizar os fatores de conversão com base em seus requisitos específicos.
A interface da calculadora mostrando opções de conversão de unidade para diferentes sistemas de medição
Etapas detalhadas de cálculo
Para ajudar os usuários a entender como a área é calculada, fornecemos uma quebra detalhada das etapas de cálculo:
// Add the calculation steps
for (let i = 0; i < points.length; i++) {
const j = (i + 1) % points.length;
const term = (points[i].x * points[j].y - points[j].x * points[i].y).toFixed(2);
resultHTML += `<li>Step ${i+1}: (${points[i].x} × ${points[j].y}) - (${points[j].x} × ${points[i].y}) = ${term}</li>`;
}Essa transparência ajuda os usuários a verificar os resultados e aprender sobre os princípios matemáticos por trás dos cálculos da área de polígono.
Teste e validação
Antes de considerar nossa calculadora de geometria completa, vamos testá -lo com algumas formas conhecidas para verificar sua precisão:
Caso de teste 1: retângulo
Um retângulo simples com vértices em (0,0), (100,0), (100,50) e (0,50) deve ter uma área de 5.000 unidades quadradas.
Caso de teste 2: Triângulo
Um triângulo com vértices em (0,0), (50.100) e (100,0) deve ter uma área de 5.000 unidades quadradas.
Caso de teste 3: polígono irregular
Um polígono irregular com vértices em (0,0), (50.100), (100,50), (75,25) e (25,25) deve nos dar a área correta com base na fórmula da cadarço.
Para cada caso de teste, nossa calculadora deve:
- Permitir uma entrada fácil das coordenadas de teste
- Calcule a área correta
- Exibir as etapas de cálculo para verificação
Otimizando para dispositivos móveis
Para tornar nossa calculadora de geometria totalmente responsiva, podemos adicionar os seguintes aprimoramentos:
- Suporte de toque para a interação Canvas
- Layout responsivo que se adapta a diferentes tamanhos de tela
- Interface simplificada para telas menores
Essas adições garantem que nossa calculadora seja utilizável em smartphones e tablets, tornando -o acessível a usuários em todos os dispositivos.
Aprimoramentos adicionais
Para tornar nossa calculadora de área de geometria ainda mais robusta, considere implementar esses recursos adicionais:
Formas predefinidas
Adicione botões para criar rapidamente formas comuns como:
- Quadrado
- Retângulo
- Triângulo
- Círculo (aproximado como um polígono regular)
- Polígonos regulares (Pentágono, Hexagon, etc.)
Cálculo de área para círculos
Estenda a calculadora para lidar com áreas de círculo usando:
function calculateCircleArea(radius) {
return Math.PI * radius * radius;
}Cálculo do perímetro
Adicione a funcionalidade para calcular o perímetro dos polígonos:
function calculatePolygonPerimeter(vertices) {
let perimeter = 0;
const n = vertices.length;
for (let i = 0; i < n; i++) {
const j = (i + 1) % n;
const dx = vertices[j].x - vertices[i].x;
const dy = vertices[j].y - vertices[i].y;
perimeter += Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
return perimeter;
}Salvando e carregando polígonos
Implemente o LocalStorage para salvar e carregar configurações de polígono:
// Save polygon
function savePolygon(name) {
const polygonData = JSON.stringify(points);
localStorage.setItem(`polygon_${name}`, polygonData);
}
// Load polygon
function loadPolygon(name) {
const polygonData = localStorage.getItem(`polygon_${name}`);
if (polygonData) {
points = JSON.parse(polygonData);
updateCoordinateInputs();
redrawCanvas();
}
}Aplicações práticas
Várias aplicações do mundo real, onde as calculadoras da área de geometria fornecem soluções valiosas
Nossa calculadora de área de geometria JavaScript possui inúmeras aplicações práticas:
Desenvolvimento da Web
- Mapas interativos e visualizações de enredo
- Aplicações de levantamento de terras
- Ferramentas de planejamento imobiliário
- Layout de quarto e aplicativos de design
Educação
- Ensinar princípios geométricos interativamente
- Visualizando conceitos matemáticos
- Criando recursos de aprendizado interativo
Desenvolvimento de jogos
- Detecção de colisão para objetos de jogo
- Design de nível e criação de meio ambiente
- Geração processual de mundos de jogo
Conclusão
Neste tutorial abrangente, construímos uma calculadora de área de geometria interativa e poderosa usando o JavaScript.Nossa calculadora pode:
- Calcule com precisão a área de qualquer polígono usando a fórmula de cadarço
- Forneça uma interface visual intuitiva para criar e modificar formas
- Suporte Manual Coordenine Entrada para medições precisas
- Converter entre diferentes unidades de medição
- Mostrar etapas detalhadas de cálculo para fins educacionais
Os princípios e técnicas que abordamos - geometria de coordenadas, o algoritmo Shoelace, manipulação de tela e design de interface do usuário - são habilidades valiosas que se estendem além deste projeto específico.Você pode aplicá -los a vários desafios de desenvolvimento da Web, desde a visualização de dados até aplicativos interativos.
Ao construir essa calculadora de geometria, você não apenas criou uma ferramenta útil, mas também aprofundou sua compreensão dos conceitos matemáticos e sua implementação no JavaScript.Sinta -se à vontade para estender a calculadora com recursos adicionais, otimizar seu desempenho ou integrá -lo em seus próprios projetos.
Codificação feliz!