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Java中的简单物理模拟无法运行。

javaimplementationsimulationphysics
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我想实现球体物理效果，作为新手，我采用了http://adam21.web.officelive.com/Documents/JavaPhysicsTutorial.pdf中的代码。我尽力按照教程进行操作，但是我无法将所有物理现象应用于代码中。请问有人可以告诉我，我哪里出错了或者我是否还在做一些愚蠢的编程错误。
当我不调用弹跳方法时，球会移动，而我无法使用弹跳方法，球向左移动而没有落到地面上，
请问有人能为我推荐一些更好的方法或类似的简单紧凑的方法来完成这个任务，即对两个或多个球施加物理效果并实现交互。
以下是代码；
    import java.awt.*;
    public class AdobeBall {

    protected int radius = 20;
    protected Color color;

    // ... Constants
    final static int DIAMETER = 40;

    // ... Instance variables
    private int m_x; // x and y coordinates upper left
    private int m_y;

    private double dx = 3.0; // delta x and y 
    private double dy = 6.0;

    private double m_velocityX; // Pixels to move each time move() is called.
    private double m_velocityY;

    private int m_rightBound; // Maximum permissible x, y values.
    private int m_bottomBound;

    public AdobeBall(int x, int y, double velocityX, double velocityY,
            Color color1) {
        super();
        m_x = x;
        m_y = y;
        m_velocityX = velocityX;
        m_velocityY = velocityY;
        color = color1;
    }

    public double getSpeed() {
        return Math.sqrt((m_x + m_velocityX - m_x) * (m_x + m_velocityX - m_x)
                + (m_y + m_velocityY - m_y) * (m_y + m_velocityY - m_y));
    }

    public void setSpeed(double speed) {
        double currentSpeed = Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
        dx = dx * speed / currentSpeed;
        dy = dy * speed / currentSpeed;
    }

    public void setDirection(double direction) {
        m_velocityX = (int) (Math.cos(direction) * getSpeed());
        m_velocityY = (int) (Math.sin(direction) * getSpeed());
    }

    public double getDirection() {
        double h = ((m_x + dx - m_x) * (m_x + dx - m_x))
                + ((m_y + dy - m_y) * (m_y + dy - m_y));
        double a = (m_x + dx - m_x) / h;
        return a;
    }

    // ======================================================== setBounds
    public void setBounds(int width, int height)  {
        m_rightBound = width - DIAMETER;
        m_bottomBound = height - DIAMETER;
    }

    // ============================================================== move
    public void move()  {

        double gravAmount = 0.02;
        double gravDir = 90; // The direction for the gravity to be in.
        // ... Move the ball at the give velocity.
        m_x += m_velocityX;
        m_y += m_velocityY;

//       ... Bounce the ball off the walls if necessary.
        if (m_x < 0) { // If at or beyond left side
            m_x = 0; // Place against edge and
            m_velocityX = -m_velocityX;

        } else if (m_x > m_rightBound) { // If at or beyond right side
            m_x = m_rightBound; // Place against right edge.
            m_velocityX = -m_velocityX;
        }

        if (m_y < 0) { // if we're at top
            m_y = 0;
            m_velocityY = -m_velocityY;

        } else if (m_y > m_bottomBound) { // if we're at bottom
            m_y = m_bottomBound;
            m_velocityY = -m_velocityY;
        }

     //   double speed = Math.sqrt((m_velocityX * m_velocityX)
     //         + (m_velocityY * m_velocityY));

        // ...Friction stuff 
        double fricMax = 0.02; // You can use any number, preferably less than 1
        double friction = getSpeed();
        if (friction > fricMax)
            friction = fricMax;
        if (m_velocityX >= 0) {
            m_velocityX -= friction;
        }
        if (m_velocityX <= 0) {
            m_velocityX += friction;
        }
        if (m_velocityY >= 0) {
            m_velocityY -= friction;
        }
        if (m_velocityY <= 0) {
            m_velocityY += friction;
        }

        // ...Gravity stuff

        m_velocityX += Math.cos(gravDir) * gravAmount;
        m_velocityY += Math.sin(gravDir) * gravAmount;

    }

    public Color getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(Color newColor)  {
        color = newColor;
    }

    // ============================================= getDiameter, getX, getY
    public int getDiameter() {
        return DIAMETER;
    }

  public double getRadius() {
        return radius; // radius should be a local variable in Ball.
    }

    public int getX() {
        return m_x;
    }

    public int getY() {
        return m_y;
    }

}

使用adobeBall：

    import java.awt.*;
    import java.awt.event.*;
    import javax.swing.*;

    public class AdobeBallImplementation implements Runnable {

    private static final long serialVersionUID = 1L;

    private volatile boolean Play;
    private long mFrameDelay;
    private JFrame frame;
    private MyKeyListener pit;

    /** true means mouse was pressed in ball and still in panel. */
    private boolean _canDrag = false;

    private static final int MAX_BALLS = 50; // max number allowed
    private int currentNumBalls = 2; // number currently active
    private AdobeBall[] ball = new AdobeBall[MAX_BALLS];

    public AdobeBallImplementation(Color ballColor) {

        frame = new JFrame("simple gaming loop in java");
        frame.setSize(400, 400);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        pit = new MyKeyListener();
        pit.setPreferredSize(new Dimension(400, 400));
        frame.setContentPane(pit);

        ball[0] = new AdobeBall(34, 150, 7, 2, Color.YELLOW);
        ball[1] = new AdobeBall(50, 50, 5, 3, Color.BLUE);
        frame.pack();
        frame.setVisible(true);
        frame.setBackground(Color.white);
        start();
        frame.addMouseListener(pit);
        frame.addMouseMotionListener(pit);

    }

    public void start() {
        Play = true;
        Thread t = new Thread(this);
        t.start();
    }

    public void stop() {
        Play = false;
    }

    public void run() {

        while (Play == true) {
            // bounce(ball[0],ball[1]);
            runball();
            pit.repaint();
            try {
                Thread.sleep(mFrameDelay);
            } catch (InterruptedException ie) {
                stop();
            }
        }
    }

    public void drawworld(Graphics g) {

        for (int i = 0; i < currentNumBalls; i++) {
            g.setColor(ball[i].getColor());
            g.fillOval(ball[i].getX(), ball[i].getY(), 40, 40);
        }
    }

    public double pointDistance (double x1, double y1, double x2, double y2) {
        return Math.sqrt((x2 - x1) * (x2 - x1) + (y2 - y1) * (y2 - y1));
    }

    public void runball() {

        while (Play == true) {
            try {

                for (int i = 0; i < currentNumBalls; i++) {
                    for (int j = 0; j < currentNumBalls; j++) {

                        if (pointDistance(ball[i].getX(), ball[i].getY(),
                                ball[j].getX(), ball[j].getY()) < ball[i]
                                                                       .getRadius()
                                                                       + ball[j].getRadius() + 2) {
                            // bounce(ball[i],ball[j]);
                            ball[i].setBounds(pit.getWidth(), pit.getHeight());
                            ball[i].move();

                            pit.repaint();

                        }
                    }
                }

                try {
                    Thread.sleep(50);
                } catch (Exception e) {
                    System.exit(0);
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public static double pointDirection(int x1, int y1, int x2, int y2) {
        double H = Math.sqrt((x2 - x1) * (x2 - x1) + (y2 - y1) * (y2 - y1)); // The
        // hypotenuse
        double x = x2 - x1; // The opposite
        double y = y2 - y1; // The adjacent
        double angle = Math.acos(x / H);
        angle = angle * 57.2960285258;
        if (y < 0) {
            angle = 360 - angle;
        }
        return angle;
    }

    public static void bounce(AdobeBall b1, AdobeBall b2) {
        if (b2.getSpeed() == 0 && b1.getSpeed() == 0) {
            // Both balls are stopped.
            b1.setDirection(pointDirection(b1.getX(), b1.getY(), b2.getX(), b2
                    .getY()));
            b2.setDirection(pointDirection(b2.getX(), b2.getY(), b1.getX(), b1
                    .getY()));
            b1.setSpeed(1);
            b2.setSpeed(1);
        } else if (b2.getSpeed() == 0 && b1.getSpeed() != 0) {
            // B1 is moving. B2 is stationary.
            double angle = pointDirection(b1.getX(), b1.getY(), b2.getX(), b2
                    .getY());
            b2.setSpeed(b1.getSpeed());
            b2.setDirection(angle);
            b1.setDirection(angle - 90);
        } else if (b1.getSpeed() == 0 && b2.getSpeed() != 0) {
            // B1 is moving. B2 is stationary.
            double angle = pointDirection(b2.getX(), b2.getY(), b1.getX(), b1
                    .getY());
            b1.setSpeed(b2.getSpeed());
            b1.setDirection(angle);
            b2.setDirection(angle - 90);
        } else {
            // Both balls are moving.
            AdobeBall tmp = b1;
            double angle = pointDirection(b2.getX(), b2.getY(), b1.getX(), b1
                    .getY());
            double origangle = b1.getDirection();
            b1.setDirection(angle + origangle);
            angle = pointDirection(tmp.getX(), tmp.getY(), b2.getX(), b2.getY());
            origangle = b2.getDirection();
            b2.setDirection(angle + origangle);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {

        javax.swing.SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            public void run() {
                new AdobeBallImplementation(Color.red);
            }
        });
    }

}

*编辑:*好的，根据论坛中的新方法拆分重力代码：这个代码也不起作用，球没有落到地上：

public void mymove() {

    m_x += m_velocityX;
    m_y += m_velocityY;

    if (m_y + m_bottomBound > 400) {
        m_velocityY *= -0.981;
    //  setY(400 - m_bottomBound);
        m_y = 400 - m_bottomBound;

    }

    // ... Bounce the ball off the walls if necessary.
    if (m_x < 0) { // If at or beyond left side
        m_x = 0; // Place against edge and
        m_velocityX = -m_velocityX;

    } else if (m_x > m_rightBound) { // If at or beyond right side
        m_x = m_rightBound - 20; // Place against right edge.
        m_velocityX = -m_velocityX;
    }

    if (m_y < 0) { // if we're at top
        m_y = 1;
        m_velocityY = -m_velocityY;

    } else if (m_y > m_bottomBound) { // if we're at bottom
        m_y = m_bottomBound - 20;
        m_velocityY = -m_velocityY;

    }
}

非常感谢您的纠正和帮助。
jibby
4
你贴出的代码有点多，能否请你将演示代码精简到最简单的例子来展示问题？请保持原意，使内容更易于理解。 - Steve McLeod
2
@jibbylala：关键是你必须知道哪些代码部分负责更新位置和速度，对吧？如果你的动力学有误，那么你在那些代码部分做错了什么。找到错误所在的位置的练习可能会帮助你找到错误。 - dmckee --- ex-moderator kitten
@jibbylala - 请阅读这里https://dev59.com/aHI-5IYBdhLWcg3w1sTi，了解如何比较double和int。 - keyboardP
@dmckee：我认为问题在于 deltaX 和 deltaY 的值，它们必须从某个地方获取并进行递减。 - static void main
你可以自己尝试使用基于向量的实现作为一个例子，这会帮助到你。 - Dr. belisarius
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2个回答
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目前我无法运行Java，因此不能测试您的代码，但我注意到几件事情：

  1. 您有两组独立的变量，用于（几乎）相同的事情：{dx，dy}和{m_velocityX，m_velocityY}。结果，您的getSpeed和setSpeed是独立的，getDirection和Setdirection也是如此。我不相信这会按照您的期望方式工作。
  2. 您的坐标似乎有点混淆（这可能是球“向左”掉落的原因）。您似乎在从X方向顺时针测量角度，这不是标准的做法。编辑：Plínio Pantaleão已经确定了向左掉落的原因。
  3. 您的代码似乎涉及简单的线性运动、弹跳、重力和摩擦力。您应该逐个实现和测试它们。我建议首先完成运动部分，然后添加弹跳，再分别添加摩擦力和重力（可以任意顺序），最后将它们结合起来。

编辑：
这段代码的重力计算是错误的：

if (m_y + m_bottomBound > 400) {
    m_velocityY *= -0.981;
    //  setY(400 - m_bottomBound);
    m_y = 400 - m_bottomBound;
}

首先你使用了400作为一个“魔数”，我无法确定它代表什么意思。然后你将效果限制在屏幕顶部附近，原因不明确。在函数结尾处，你以一种毫无意义的方式改变了m_y。而且（也许）最糟糕的是，你将重力反向并乘以垂直速度，这不是重力运作的方式。

请尝试使用以下代码：

// You will have to adjust this. Start with a small value and increase it until
// you see an effect.
final static double GRAVITY = 0.1;

// Note that +y is down, so accelerating downward means increasing vY
m_velocityY += GRAVITY;
非常感谢您的反馈，但是所有尝试都没有产生期望的效果，每次尝试都会带来负面影响。我一直在尝试根据论坛上其他人的建议和讨论去做。 - static void main
@jibbylala：不要沮丧！这些事情需要时间。现在有什么有效的方法？运动？弹跳？让我们先让运动起来，然后弹跳，再考虑摩擦力或重力。当一步出错时，请告诉我们你看到了什么。 - Beta
@Beta:)非常感谢，我检查了一些其他示例中的重力代码，它们有效，不是上面那个，而是教程中提供的那个。现在主要问题是球与球之间的相交/碰撞。 - static void main
@jibbylala：很好，给我们展示一下你的球-球碰撞代码。物理学比球-墙碰撞要棘手一些。 - Beta
2

好的，还没有解决问题。但是有一些可能会有所帮助的事情：

1 - Math.sin/cos接受弧度作为参数。（这可能会有一点帮助）- AdobeBall

2 - 每次调用move()时，都必须计算gravDir，因为m_velocityX/Y可能会改变方向- AdobeBall

3 - 在runball()中的主循环两次使用了同一个球并将其与自身进行比较...在第二个循环中使用j=i+1

4 - 在线程循环中调用runball()。所以我期望球会移动...而不仅仅是在调用bounce()时。我的理解正确吗？

您可以更正您的代码并再试一次。然后发布新闻！ :)

就我的理解，对于第一点：double gravDir = 90/57.2960285258; 而对于第三点，更改不会让球移动：for (int j=i+1; j < currentNumBalls; j++) { - static void main
你可以使用双倍的gravDir=Math.PI/2。这样更易读。至于第三点，我认为该代码应该测试一个球与另一个球（找到一个球与自己之间的距离有什么意义呢？）。如果你让代码保持这种方式，在某些情况下i==j，你将运行这个测试。但我不理解你测试的想法，所以如果对你有意义，请保持这种方式 :) - Plínio Pantaleão
谢谢，其实我不关心代码，我只是希望有两个球移动并演示所涉及的物理现象（运动、弹跳、重力和摩擦、碰撞），这就是为什么我采用那段代码，因为它应该可以做到，但如果有其他代码可以做到同样的效果，我也没有问题。 - static void main
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