feat(pineal): cierra stub mesh — viz de grafos (núcleo)

Fase F: sexto stub de pineal cerrado (6/6).

mesh resultó ser un módulo de viz de grafos, no un triangle-mesh.
Núcleo implementado:
- buffers — NodeBuffer (stride 3: x,y,radius) + EdgeBuffer (stride 2),
  Vec planos contiguos, raw() para subir a GPU.
- spatial_hash — uniform grid; rebuild + query (nodo bajo un punto,
  revisa celda + 8 vecinas).
- force — layout force-directed Fruchterman-Reingold naïve O(n²):
  repulsión todo-par + atracción por arista + cooling. Jitter
  determinista para nodos coincidentes.
- tree — layout de árbol por ancho de subárbol (post-order, padres
  centrados sobre hijos), soporta bosque, ciclos sin colgar.
- camera — pan/zoom con zoom anclado al cursor (anchor-preserving).

13 tests verdes. cargo check --workspace verde.

Pendiente (follow-up): hierarchical (Sugiyama) + Barnes-Hut para
escalar el force-directed a grafos masivos.

Pineal: 6/6 stubs cerrados.

Co-Authored-By: Claude Opus 4.7 <noreply@anthropic.com>
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sergio
2026-05-20 15:09:22 +00:00
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+154
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@@ -0,0 +1,154 @@
//! Layout force-directed (Fruchterman-Reingold).
//!
//! Repulsión entre todo par de nodos + atracción a lo largo de las
//! aristas, integrado con cooling. Implementación naïve O(n²); Barnes-Hut
//! es la optimización de escala (millones de nodos) — pendiente.
use crate::buffers::{EdgeBuffer, NodeBuffer};
/// Parámetros de la simulación.
#[derive(Debug, Clone, Copy)]
pub struct ForceParams {
/// Distancia ideal entre nodos conectados.
pub k: f32,
/// Desplazamiento máximo inicial por paso (se enfría).
pub temperature: f32,
/// Factor de enfriamiento aplicado cada paso (`0 < cooling < 1`).
pub cooling: f32,
}
impl Default for ForceParams {
fn default() -> Self {
Self { k: 50.0, temperature: 50.0, cooling: 0.95 }
}
}
/// Estado de una simulación force-directed.
pub struct ForceLayout {
params: ForceParams,
temp: f32,
}
impl ForceLayout {
pub fn new(params: ForceParams) -> Self {
let temp = params.temperature;
Self { params, temp }
}
/// Temperatura actual (baja con cada paso — útil para detectar fin).
pub fn temperature(&self) -> f32 {
self.temp
}
/// Un paso de simulación. Muta las posiciones de `nodes`. Devuelve el
/// desplazamiento total aplicado (converge hacia 0).
pub fn step(&mut self, nodes: &mut NodeBuffer, edges: &EdgeBuffer) -> f32 {
let n = nodes.len();
if n == 0 {
return 0.0;
}
let k = self.params.k.max(1e-3);
let mut disp = vec![(0.0f32, 0.0f32); n];
// Repulsión: todo par. f_r = k² / d.
for i in 0..n {
let (xi, yi) = nodes.pos(i);
for j in (i + 1)..n {
let (xj, yj) = nodes.pos(j);
let mut dx = xi - xj;
let mut dy = yi - yj;
let mut dist = (dx * dx + dy * dy).sqrt();
if dist < 1e-3 {
// Jitter determinista para despegar nodos coincidentes.
dx = ((i as f32) - (j as f32)) * 0.01 + 0.01;
dy = 0.01;
dist = (dx * dx + dy * dy).sqrt();
}
let f = k * k / dist;
let (ux, uy) = (dx / dist, dy / dist);
disp[i].0 += ux * f;
disp[i].1 += uy * f;
disp[j].0 -= ux * f;
disp[j].1 -= uy * f;
}
}
// Atracción: a lo largo de cada arista. f_a = d² / k.
for (u, v) in edges.iter() {
if u >= n || v >= n || u == v {
continue;
}
let (xu, yu) = nodes.pos(u);
let (xv, yv) = nodes.pos(v);
let dx = xu - xv;
let dy = yu - yv;
let dist = (dx * dx + dy * dy).sqrt().max(1e-3);
let f = dist * dist / k;
let (ux, uy) = (dx / dist, dy / dist);
disp[u].0 -= ux * f;
disp[u].1 -= uy * f;
disp[v].0 += ux * f;
disp[v].1 += uy * f;
}
// Integración con cap de temperatura.
let mut total = 0.0f32;
for i in 0..n {
let (dx, dy) = disp[i];
let len = (dx * dx + dy * dy).sqrt();
if len < 1e-6 {
continue;
}
let capped = len.min(self.temp);
let (mx, my) = (dx / len * capped, dy / len * capped);
let (x, y) = nodes.pos(i);
nodes.set_pos(i, x + mx, y + my);
total += capped;
}
self.temp *= self.params.cooling;
total
}
}
#[cfg(test)]
mod tests {
use super::*;
#[test]
fn two_connected_nodes_settle_near_k() {
let mut nb = NodeBuffer::new();
nb.push(0.0, 0.0, 5.0);
nb.push(500.0, 0.0, 5.0); // arrancan muy lejos
let mut eb = EdgeBuffer::new();
eb.push(0, 1);
let mut fl = ForceLayout::new(ForceParams::default());
for _ in 0..400 {
fl.step(&mut nb, &eb);
}
let (x0, y0) = nb.pos(0);
let (x1, y1) = nb.pos(1);
let dist = ((x1 - x0).powi(2) + (y1 - y0).powi(2)).sqrt();
// No deberían quedar ni pegados ni a 500 de distancia.
assert!(dist > 5.0 && dist < 300.0, "dist tras converger = {dist}");
}
#[test]
fn coincident_nodes_do_not_nan() {
let mut nb = NodeBuffer::new();
nb.push(10.0, 10.0, 5.0);
nb.push(10.0, 10.0, 5.0);
let eb = EdgeBuffer::new();
let mut fl = ForceLayout::new(ForceParams::default());
fl.step(&mut nb, &eb);
let (x, y) = nb.pos(0);
assert!(x.is_finite() && y.is_finite());
}
#[test]
fn empty_graph_is_noop() {
let mut nb = NodeBuffer::new();
let eb = EdgeBuffer::new();
let mut fl = ForceLayout::new(ForceParams::default());
assert_eq!(fl.step(&mut nb, &eb), 0.0);
}
}