向量的运动:速度(运动101程序)

书名:代码本色:用编程模拟自然系统
作者:Daniel Shiffman
译者:周晗彬
ISBN:978-7-115-36947-5
目录

1.7 向量的运动:速度

一、丹尼尔的吐槽

  上面说到的向量运算是我们必须掌握的基础知识,为什么它们如此重要?它们对编码有何帮助?对此我们要有一点点耐心。

  • 在能完全使用PVector类的强大功能之前,我们还需要走很长的路。
  • 掌握任何新的数据结构,都需要一段漫长的学习过程。
  • 举个例子,你刚开始学习数组时可能会觉得,比起用多变量实现功能,使用数组貌似要做更多的事情,但当涉及成百上千的变量时,数组的作用就马上显现出来了。
  • 对于PVector类,情况也是如此。
  • 现在的学习会在以后给你带来更好的收益。
  • 对于向量的运算,你不必等太长时间,因为在下一章我们就会得到回报。

二、运动101

  我们要介绍的第一个运动模拟程序(我们称为运动101)

  • 1.当前位置加上速度得到一个新的位置;
  • 2.在新的位置上绘制对象。

三、通用的Mover类

  把运动的逻辑封装到一个类中。
  通过这种方式,我们可以构建一个与物体运动相关的基础类库。

  我们将创建一个通用的Mover类,用来实现物体在屏幕上的运动模拟。
  在此之前,我们必须考虑下面两个问题:

  • 1.Mover有哪些数据;
  • 2.Mover有哪些功能。

1、Mover数据

  运动101的模拟程序已经告诉我们这两个问题的答案。
  一个Mover对象有两部分数据:位置和速度,这两个数据都是PVector对象。

class Mover {
    PVector location;
    PVector velocity;

2、Mover功能

  Mover对象的功能也很简单。它需要能够移动,还需要被显示出来。
  我们将这两个功能实现为update()函数和display()函数。
  所有的运动逻辑代码都放在update()函数中,而显示代码放在display()函数中。

  void update() {
    location.add(velocity); Mover对象开始移动
    }
  void display() {
    stroke(0);
    fill(175);
    ellipse(location.x,location.y,16,16); 绘制Mover对象
    }
}

3、构造函数

  一个关键的函数,就是对象的构造函数。
  构造函数是个特殊的类成员函数,用于创建对象本身的实例。

  • 在构造函数中,我们指定一个对象如何创建。
  • 它的函数名总是和类名一样,并通过new操作符调用:
  • 在构造函数中,我们用随机的位置和速度初始化这个Mover对象:
Mover m = new Mover();
Mover() {
      location = new PVector(random(width),random(height));
      velocity = new PVector(random(-2,2),random(-2,2));
}

4、边界判断处理

  添加一个函数,用于定义对象达到屏幕边缘时的行为。我们可以简单地实现它,让它环绕边缘运动。

void checkEdges() {
   //一旦达到边缘,就把它的位置设置到另一边
    if (position.x > width) {
      position.x = 0;
    } 
    else if (position.x < 0) {
      position.x = width;
    }

    if (position.y > height) {
      position.y = 0;
    } 
    else if (position.y < 0) {
      position.y = height;
    }
  }

四、示例代码1-7

运动101(速度)

Mover mover;

void setup() {
  size(200,200);
  mover = new Mover(); 
}

void draw() {
 // background(255);
  
  mover.update();
  mover.checkEdges();
  mover.display(); 
}

//---mover.pde
class Mover {

  PVector position;
  PVector velocity;

  Mover() {
    position = new PVector(random(width), random(height));
    velocity = new PVector(random(-2, 2), random(-2, 2));
  }

  void update() {
    position.add(velocity);
  }

  void display() {
    stroke(0);
    strokeWeight(2);
    fill(127);
    ellipse(position.x, position.y, 18, 18);
  }

  void checkEdges() {

    if (position.x > width) {
      position.x = 0;
    } 
    else if (position.x < 0) {
      position.x = width;
    }

    if (position.y > height) {
      position.y = 0;
    } 
    else if (position.y < 0) {
      position.y = height;
    }
  }
}

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