以优雅的方式使用多态进行碰撞检测

Question

我想设置一些简单的2D图形, 可以通过鼠标在窗口中拖动. 当我将一个图形拖到另一个图形上时，希望它们能够注册碰撞。我有一个接口。

interface ICollidable
{
    bool CollidedWith(Shape other);
}

我有一个抽象类Shape，它实现了上述接口。

abstract class Shape : ICollidable
{
    protected bool IsPicked { private set; get; }
    protected Form1 Form { private set; get; }

    protected int X { set; get; } // Usually top left X, Y corner point
    protected int Y { set; get; } // Used for drawing using the Graphics object

    protected int CenterX { set; get; } // The center X point of the shape
    protected int CenterY { set; get; } // The center X point of the shape

    public Shape(Form1 f, int x, int y)
    {
        Form = f;
        X = x; Y = y;
        Form.MouseDown += new MouseEventHandler(form_MouseDown);
        Form.MouseMove += new MouseEventHandler(Form_MouseMove);
        Form.MouseUp += new MouseEventHandler(Form_MouseUp);
    }

    void Form_MouseMove(object sender, MouseEventArgs e)
    {
        if(IsPicked)
            Update(e.Location);
    }

    void Form_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e)
    {
        IsPicked = false;
    }

    void form_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e)
    {
        if (MouseInside(e.Location))
            IsPicked = true;
    }

    protected abstract bool MouseInside(Point point);
    protected abstract void Update(Point point);
    public abstract void Draw(Graphics g);
    public abstract bool CollidedWith(Shape other);
}

我有十个具体类Circle、Square、Rectangle等，它们扩展了Shape类并实现了抽象方法。 我希望能想出一种面向对象的干净而优雅的方式来进行碰撞检测，而不是在CollidedWith方法中使用大量的if语句块。

public bool CollidedWith(Shape other)
{
    if(other is Square)
    {
        // Code to detect shape against a square
    }
    else if(other is Triangle)
    {
        // Code to detect shape against a triangle
    }
    else if(other is Circle)
    {
        // Code to detect shape against a circle
    }
    ...   // Lots more if statements
}

有人有什么想法吗？这是一个问题，我之前曾经思考过，但现在才开始付诸实践。

- John ClearZ

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如果您能解释一下如何定义碰撞以及它在子类之间可能如何变化，那将会很有帮助。Shape类是否还包含实例坐标的任何信息？ - mclark1129

@Mick C. 我已经更改了代码，插入了整个Shape类的代码。 - John ClearZ

Answer 1

碰撞检测是否如此“形状特定”，以至于每种排列组合都需要不同的实现？

Circle vs. Other Circle
Circle vs. Other Square
Circle vs. Other Triangle
Square vs. Other Circle
...

看起来你想创建一个所有可能性的矩阵，但如果你想出10个新形状，总共有20个，就会有400种可能性。

相反，我建议在你的抽象类中设计一个通用的Shape.Overlaps(Shape other)方法，可以满足所有形状。

如果这只是2D几何问题，那么判断任何形状的边缘路径是否交叉应该是微不足道的。

- Eoin Campbell

Answer 2

与其说是特定的形状，它们实际上只是路径或区域。

一个正方形只是一个有4个点的多边形，这些点碰巧在直角处。然后只需编写一个Path.CollidesWith(Path)方法即可继续进行。

查看一些相关的问题。

- hometoast

Answer 3

双重分派在这种情况下通常被使用。

- Tom Seddon

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如果你仔细想想，这其实和 OP 的 CollideWith 方法并没有太大的区别，只不过是框架会为你处理切换逻辑。另一个问题是，这种方法仍然需要你修改每个子类并为每种新类型提供新的实现，这将导致指数级增长的维护负担。 - mclark1129