CSS 精确绘制三角形

通常情况下,用 CSS 来实现一些简单的图形会比使用图片更有优势,譬如:

  • CSS 可以随时调整图形的颜色;
  • CSS 可以给图形加复杂动画;
  • 图片会消耗额外的网络资源;
    ...

接下来介绍如何用 CSS 精确绘制三角形及其衍生图形。

盒模型

所有元素都可以被描述为一个个矩形的盒子,盒子由 4 个部分组成:内容区域(content area)内边距区域(padding area)边框区域(border area)外边距区域(margin area)

配图摘自 https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/CSS/CSS_Box_Model/Introduction_to_the_CSS_box_model

一个边框宽度不为零的矩形元素是这样的:

<style>
.box {
  width: 50px;
  height: 50px;
  border-width: 30px;
  border-style: solid;
  border-color: #07C160 #FA5151 #409eff #e6a23c;
}
</style>
<div class="box"></div>

如果把 内容区域 的宽高都置为 0

<style>
.box {
  /*
    ...  
   */
  width: 0;
  height: 0;
}
</style>

此时内容、内外边距区域都为空,盒模型相当于被等宽的边框区域瓜分成四个等腰直角三角形。那么,只需要将其他三个三角形都透明化,我们要的三角形就呼之欲出了。

实心三角形

<style>
.triangle {
  width: 0;
  height: 0;
  border-width: 0 50px 50px 50px;
  border-style: solid;
  border-color: transparent transparent #409eff transparent;
}
</style>
<div class="triangle"></div>

PS:假如我们只需要下方的三角形,那么上边框是没有起任何作用的,不妨也将其置为 0。


我们可以通过 调整各边框的宽度,来控制三角形的形状

<style>
.triangle {
  width: 0;
  height: 0;
  border-width: 0 50px 50px 50px;
  border-style: solid;
  border-color: transparent transparent #409eff transparent;
}
</style>
<div class="triangle"></div>

空心三角形

在实心三角形的基础上,把两个大小不一的三角形叠在一起,就绘制出空心三角形了。

但这里其实是有讲究的,我们通常期望空心三角形的三边宽度是相等的,那么为了符合要求我们需要如何调整两个三角形的位置?偏移量又是多少呢?

这里利用伪元素来绘制第二个三角形:

<style>
.hollow {
  position: relative;
  width: 0;
  height: 0;
  border-width: 0 50px 50px 50px;
  border-style: solid;
  border-color: transparent transparent #409eff transparent;
}
.hollow:before {
  content: '';
  display: block;
  position: absolute;
  top: 0;
  left: 0;
  border-width: 40px;
  border-style: solid;
  border-color: transparent transparent #e6a23c transparent;
}
</style>
<div class="hollow"></div>

对应的模型如下图所示,其中 内三角形 的坐标轴原点位于 外三角形 的顶点处(位于父元素的内容区域)。我们先挪动内三角形使两者的顶点重合,那么内三角形需要左移和上移各H_{2}像素。

然后调整内三角形在纵坐标轴上的位置。我们期望的最终效果是这样的

A_{1}A_{2}是待求的纵坐标偏移值

A_{1}A_{2} = \frac{x}{\sin ∠O}

由于内外三角形的三边都是分别平行的,我们可以建立等式

H_{1} = A_{1}A_{2} + H_{2} + x =\frac {\sin ∠O + 1}{\sin ∠O}x + H_{2}

求出x

x = \frac{\sin ∠O(H_{1} - H_{2})}{\sin ∠O + 1}

所以纵坐标轴上的总偏移量S

S = 0 - H_{2} + A_{1}A_{2} = \frac{(H_{1} - H_{2})}{\sin ∠O + 1} - H_{2}

假设内外三角形都是等腰直角三角形,则\sin ∠O = \frac {\sqrt 2}{2},那么总偏移量S

S = \frac{\frac {\sqrt 2}{2} (H_{1} - H_{2})}{\frac {\sqrt 2}{2} + 1} - H_{2} = (2 - \sqrt 2)(H_{1} - H_{2}) - H_{2}

将 demo 中的参数H_{1} = 50H_{2} = 40代入方程式,求得

S = (2 - \sqrt 2)\times 10-40 \approx -34

所以横坐标偏移量为 -40px,纵坐标偏移量为 -34px

箭头

箭头的实现原理和空心三角形如出一辙,只是得顺便把外三角形的下边给覆盖住,因此这里 把 内三角形 的边框宽度调整为与 外三角形 的相等(或者与 外三角形 的边框宽度相近即可)

我们期望的最终模型是这样的

我们最终需要关心的是x的值,它代表着箭头的宽度。假设我们需要绘制 1px 宽的箭头

x = A_{1}A_{2}\sin ∠O = 1

参考对空心三角形纵轴偏移值的计算,纵轴上的总偏移量S

S = 0 - H_{2} + A_{1}A_{2} = \frac {1}{\sin ∠O} - H_{2}

假设内外三角形都是等腰直角三角形,则\sin ∠O = \frac {\sqrt 2}{2},那么总偏移量S

S = \sqrt 2 - H_{2}

将 demo 中的参数H_{2} = 40代入方程式,求得

S = \sqrt 2 - 40 \approx -39

所以横坐标偏移量为 -50px,纵坐标偏移量为 -49px

<style>
.arrow {
  position: relative;
  width: 0;
  height: 0;
  border-width: 0 50px 50px 50px;
  border-style: solid;
  border-color: transparent transparent #409eff transparent;
}
.arrow:before {
  content: '';
  display: block;
  position: absolute;
  top: -49px;
  left: -50px;
  border-width: 50px;
  border-style: solid;
  border-color: transparent transparent #fff transparent;
}
</style>
<div class="arrow"></div>

实现等腰直角箭头的另一种方式

等腰直角箭头 无非就是正方形的两条邻边,我们只需要将另外两条邻边透明化,同时按需求旋转图形指向就可以了。

这里继续利用伪元素实现。为了优化元素的可用性,我们使伪元素的宽高百分比于父元素,建立以下模型

那么,伪元素的宽度和父元素宽度的关系为

W_{伪} = \frac{\sqrt 2}{2}W \approx 0.7W

<style>
.arrow {
  position: relative;
  width: 50px;
  height: 50px;
}
.arrow:before {
  content: '';
  display: block;
  position: absolute;
  top: 0;
  left: 50%;
  width: 70%;
  height: 70%;
  border-width: 1px;
  border-style: solid;
  border-color: #409eff transparent transparent #409eff;
  transform: rotate(45deg);
  transform-origin: 0 0;
}
</style>
<div class="arrow"></div>

所有 demo 详见:https://codepen.io/JunreyCen/pen/LovdaM

Reference

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