...
I denne øvingen består verdenen av objekter (asteroider og en sol) som svever fritt i rommet og et romskip med motorer som kan snurre og skyve. Alle objekter har en posisjon, fart og masse, og virker på hverandre i henhold til formelen for gravitasjon. Romskipet har i tillegg vinkelfart og mulighet for å fyre av motorer bak (dytter) og på siden (snurrer).
Del 1 -
...
Rom-objekter
...
| PlantUML Macro |
|---|
class SpaceObject {
Point2D position
Point2D speed
double getMass()
}
class Asteroid {
double density
double radius
}
class SpaceShip {
double angleSpeed
}
SpaceObject <|-- Asteroid
SpaceObject <|-- SpaceShip |
| Det er i hovedsak to typer rom-objekter, de som svever fritt (planeter, asteroider og stjerner) og romskipet, som har motorkraft. Det som er felles for alle rom-objektene ønsker vi å samle i superklassen SpaceObject, som de to mer spesialiserte typene Asteroid og SpaceShip arver fra. Dette er illustrert i diagrammet til venstre. Vi har brukt typen Point2D for å angi at posisjon (position) og fart (speed) beskrives av to verdier (koordinatpar/vektorkoordinater). Massen beregnes, så den er angitt som en operasjon og ikke som et attributt. Det som ikke kommer frem i dette diagrammet er hvordan vi også ønsker å bygge på Polygon-klassen i JavaFX, for å gjøre det lettere å vise rom-objektene som grafikk i et vindu på skjermen. Med Polygon som superklasse for SpaceObject, så vil en kunne angi et sett punkter som utgjør konturen til rom-objektene. Siden Polygon i praksis også har en posisjon (i kraft av å være en Node), så trenger en ikke lagre denne som et eget felt i SpaceObject, så den faktiske implementasjon blir litt annerledes enn vist til venstre. Og for å gjøre det litt lettere å utnytte mulighetene i Polygon-klassen (spesielt koordinat-håndtering er litt fiklete), så har vi lage en hjelpeklasse, kalt BaseSpaceObject, som kan brukes som den direkte superklassen til SpaceObject og som selv arver fra Polygon. Dette er illustrert til høyre. Kode m/dokumentasjon for BaseSpaceObject-klassen finner du nederst på denne siden. De spesifikke metodene i SpaceObject, Asteroids og SpaceShip, som du må implementere er som følger: SpaceObject- Point2D getSpeed() - returnerer farten som et (vektor)koordinatpar-objekt.
- setSpeed(double vx, double vy) - setter farten til den angitt vektoren [vx, vy].
- accelerate(double ax, double ay) - øker farten med en angitte akselerasjonsvektoren
- double getMass() - returnerer massen, som er 0 hvis ikke annet er angitt.
- applyForce(double fx, double fy) - justerer objektet iht. den angitte kraftvektoren. Dersom massen er 0, så skal det utløses et unntak av typen IllegalStateException.
- boolean intersects(SpaceObject other) - returnerer true dersom den andre SpaceObject-instansen overlapper (kolliderer) med denne instansen, ellers false. (Hint: Bruk contains-metoden i BaseSpaceObject).
- void tick() - denne metoden kalles for hvert steg i simuleringen og skal justere alle dynamiske egenskaper iht. reglene for verdenen, f.eks. posisjon basert på farta.
Asteroid- public Asteroid(double density, double radius) - initialiserer tetthet og radius. Lag gjerne flere konstruktører, for å gjøre det lettere å lage asteroider med ulike konturer.
- double getMass() - beregner massen fra tetthet og radius
SpaceShip- SpaceShip() - initialiserer vinkelfarta til 0
- sidewaysThrust(double thrust) - endrer vinkelfarta tilsvarende. Positiv verdi gir fart mot urvisere. (Hint: bruk get/setRotate-metodene i Polygon).
- forwardThrust(double thrust) - øker farta tilsvarende i retningen romskipet peker.
| | | SpaceObjectPolygon {
Point2D position
}
class Point2D {
}
Polygon *-right-> "*" Point2D
class BaseSpaceObject {
}
class SpaceObject {
Point2D speed
|
| double mass
}getMass()
}
Polygon <|-- BaseSpaceObject
BaseSpaceObject <|-- SpaceObject
class Asteroid {
double density
double radius
}
class SpaceShip {
double angleSpeed
}
SpaceObject <|-- Asteroid
SpaceObject <|-- SpaceShip |
| | PlantUML Macro |
|---|
class Polygon {
Point2D position
}
class Point2D {
}
Polygon *-right-> "*" Point2D
class BaseSpaceObject {
}
class SpaceObject {
Point2D speed
getMass()
}
Polygon <|-- BaseSpaceObject
BaseSpaceObject <|-- SpaceObject
class Asteroid {
density
radius
}
class SpaceShip {
angleSpeed
}
SpaceObject <|-- Asteroid
SpaceObject <|-- SpaceShip |
|
| Code Block |
|---|
| language | java |
|---|
| title | BaseSpaceObject |
|---|
| collapse | true |
|---|
| package inheritance;
import javafx.collections.ObservableList;
import javafx.geometry.Bounds;
import javafx.geometry.Point2D;
import javafx.scene.shape.Polygon;
public class BaseSpaceObject extends Polygon {
/**
* Adds the point given by x,y to this Polygon
* @param x the x-coordinate
* @param y the y-coordinate
*/
protected void addPoint(double x, double y) {
getPoints().add(x);
getPoints().add(y);
}
/**
* Adds the points given by the sequence of x- and y-coordinates
* @param xys the x- and y-coordinates
*/
protected void addPoints(double... xys) {
for (int i = 0; i < xys.length; i += 2) {
addPoint(xys[i], xys[i + 1]);
}
}
/**
* Adds the point given by angle, length in polar coordinates
* @param angle the angle
* @param length the length
*/
protected void addPolarPoint(double angle, double length) {
addPoint(Math.cos(angle) * length, Math.sin(angle) * length);
}
/**
* Returns the position of this Polygon as a Point2D object
* @return the position as a Point2D object
*/
public Point2D getPosition() {
return new Point2D(getTranslateX(), getTranslateY());
}
/**
* Moves (displaces) this Polygon by the given dx, dy
* @param dx the x displacement
* @param dy the y displacement
*/
public void translate(double dx, double dy) {
setTranslateX(getTranslateX() + dx);
setTranslateY(getTranslateY() + dy);
}
/**
* Returns the position of the center of this Polygon.
* The asParentCoordinates determines if the position is transformed into the parent coordinate system.
* @param asParentCoordinates determines if the position is transformed into the parent coordinate system
* @return the center position
*/
public Point2D getCenter(boolean asParentCoordinates) {
Bounds bounds = getBoundsInLocal();
Point2D center = new Point2D((bounds.getMaxX() + bounds.getMinX()) / 2, (bounds.getMaxY() + bounds.getMinY()) / 2);
if (asParentCoordinates) {
center = localToParent(center);
}
return center;
}
/**
* Returns the number of points in this Polygon
* @return the number of points in this Polygon
*/
public int getPointCount() {
return getPoints().size() / 2;
}
/**
* Determines of a specific point of another Polygon is inside this Polygon
* @param other the other Polygon
* @param pointNum the number of the point to check
* @return
*/
public boolean contains(BaseSpaceObject other, int pointNum) {
ObservableList<Double> points = other.getPoints();
double x = points.get(pointNum * 2), y = points.get(pointNum * 2 + 1);
return this.contains(parentToLocal(other.localToParent(x, y)));
}
} |
|
| Code Block |
|---|
| language | java |
|---|
| title | Asteroids-klassen |
|---|
| collapse | true |
|---|
| package inheritance;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import javafx.animation.KeyFrame;
import javafx.animation.Timeline;
import javafx.event.ActionEvent;
import javafx.event.EventHandler;
import javafx.geometry.Point2D;
import javafx.scene.input.KeyCode;
import javafx.scene.input.KeyEvent;
import javafx.scene.layout.Pane;
import javafx.scene.paint.Color;
import javafx.util.Duration;
public class Asteroids extends Pane implements EventHandler<KeyEvent> {
private List<SpaceObject> spaceObjects;
private int tickCount = 0;
protected void add(SpaceObject so, double x, double y) {
so.translate(x, y);
getChildren().add(so);
spaceObjects.add(so);
}
public void init() {
spaceObjects = new ArrayList<SpaceObject>();
}
public void run() {
Timeline tickTimer = new Timeline(new KeyFrame(Duration.millis(50), new EventHandler<ActionEvent>() {
@Override
public void handle(ActionEvent event) {
tick(tickCount++);
}
}));
tickTimer.setCycleCount(Timeline.INDEFINITE);
tickTimer.play();
requestFocus();
setOnKeyPressed(this);
setOnKeyTyped(this);
}
protected void handleKey(KeyCode keyCode) {
}
protected void handleKey(String character) {
if ("+".equals(character)) {
zoom(2);
} else if ("-".equals(character)) {
zoom(0.5);
}
}
private void zoom(double factor) {
setScaleX(getScaleX() * factor);
setScaleY(getScaleY() * factor);
}
@Override
public void handle(KeyEvent keyEvent) {
if (keyEvent.getCode() == KeyCode.UNDEFINED) {
handleKey(keyEvent.getCharacter());
} else {
handleKey(keyEvent.getCode());
}
}
private void tick(int tickCount) {
// accelerate due to gravity
for (int i = 0; i < spaceObjects.size(); i++) {
for (int j = i + 1; j < spaceObjects.size(); j++) {
handleGravity(spaceObjects.get(i), spaceObjects.get(j));
}
}
// move all objects
for (SpaceObject spaceObject : spaceObjects) {
spaceObject.tick();
}
// check for collision
List<SpaceObject> collisions = new ArrayList<SpaceObject>();
for (int i = 0; i < spaceObjects.size(); i++) {
for (int j = i + 1; j < spaceObjects.size(); j++) {
SpaceObject spaceObject1 = spaceObjects.get(i), spaceObject2 = spaceObjects.get(j);
if (spaceObject1.intersects(spaceObject2)) {
collisions.add(spaceObject1);
collisions.add(spaceObject2);
}
}
}
for (SpaceObject spaceObject : spaceObjects) {
if (! collisions.contains(spaceObject)) {
handleCollision(spaceObject, null);
}
}
for (int i = 0; i < collisions.size(); i += 2) {
SpaceObject spaceObject1 = collisions.get(i), spaceObject2 = collisions.get(i + 1);
handleCollision(spaceObject1, spaceObject2);
}
}
public void handleGravity(SpaceObject spaceObject1, SpaceObject spaceObject2) {
if (spaceObject1.getMass() * spaceObject2.getMass() != 0) {
Point2D center = spaceObject1.getCenter(true);
Point2D otherCenter = spaceObject2.getCenter(true);
double dx = otherCenter.getX() - center.getX(), dy = otherCenter.getY() - center.getY();
double d2 = dx * dx + dy * dy, d = Math.sqrt(d2);
double force = spaceObject1.getMass() * spaceObject2.getMass() / d2;
spaceObject1.applyForce(force * dx / d, force * dy / d);
spaceObject2.applyForce(force * (- dx) / d, force * (- dy) / d);
}
}
public void handleCollision(SpaceObject spaceObject1, SpaceObject spaceObject2) {
if (spaceObject2 == null) {
spaceObject1.setStroke(null);
} else {
spaceObject1.setStroke(Color.RED);
spaceObject2.setStroke(Color.RED);
}
}
} |
|
| Code Block |
|---|
| language | java |
|---|
| title | AsteroidsProgram |
|---|
| collapse | true |
|---|
| package inheritance;
import javafx.application.Application;
import javafx.application.Platform;
import javafx.scene.Scene;
import javafx.scene.paint.Color;
import javafx.stage.Stage;
public class AsteroidsProgram extends Application {
private int width = 800, height = 600;
@Override
public void start(Stage stage) throws Exception {
String paneClassName = getParameters().getRaw().get(0);
final Asteroids asteroidsPane = (Asteroids) Class.forName(paneClassName).newInstance();
asteroidsPane.setPrefSize(width, height);
Scene scene = new Scene(asteroidsPane, width, height, Color.BLACK);
stage.setScene(scene);
stage.show();
Platform.runLater(new Runnable() {
@Override
public void run() {
asteroidsPane.init();
asteroidsPane.run();
}
});
}
public static void main(String[] args) {
launch(AsteroidsProgram.class, args);
}
} |
|
...
