用向前矢量绘制一个圆，并随着旋转同时移动两者

本文关键字：旋转 移动 一个 绘制 | 更新日期: 2023-09-27 18:31:44

今天忙着发帖，并创建一个AI程序来模拟Boids。现在我只是在努力让一个"boids"画一个移动。"boid"只是一个圆（省略号），用线条绘制来象征其"前向量"。

class SwarmCir
{
    public float _pointX;
    public float _pointY;
    public float _height;
    public float _width;
    Pen _pen = new Pen(Color.Black);
    PointF _ForwardPoint = new PointF(0, 0);
    float rotAng = 0.0f;
    public SwarmCir()
    {
        _pointX = 1.0f;
        _pointY = 1.0f;
        _height = 5.0f;
        _width = 5.0f;
        _ForwardPoint.X = 7.0f;
        _ForwardPoint.Y = 7.0f;
    }
    public SwarmCir(Point XY)
    {
        _pointX = XY.X;
        _pointY = XY.Y;
        _height = 5.0f;
        _width = 5.0f;
    }
    public SwarmCir( Point XY, float Height, float Width )
    {
        _pointX = XY.X;
        _pointY = XY.Y;
        _height = Height;
        _width = Width;
    }
    public void SetPen(Pen p)
    {
        _pen = p;
    }
    public void Draw(Graphics g)
    {
        g.DrawEllipse(_pen, _pointX, _pointY, _width, _height);
        g.DrawLine(_pen, new PointF(_pointX, _pointY), _ForwardPoint);
    }
    public void Rotate(PaintEventArgs e)
    {
        e.Graphics.TranslateTransform(_pointX, _pointY);
        e.Graphics.RotateTransform(rotAng);
        e.Graphics.TranslateTransform(-_pointX, -_pointY);
    }
    public PointF ForwardVec()
    {
        PointF temp = new PointF();
        temp.X = _pointX - _ForwardPoint.X;
        temp.Y = _pointY - _ForwardPoint.Y;
        return Normalize(temp);
    }
    public PointF Normalize(PointF p)
    {
        PointF temp = new PointF();
        if (p.X > p.Y)
        {
            temp.X = 1;
            temp.Y = p.Y / p.X;
        }
        else if (p.Y > p.X)
        {
            temp.Y = 1;
            temp.X = p.X / p.Y;
        }
        else
        {
            return new PointF(1, 1);
        }
        return temp;
    }
    public void MoveForward()
    {
        _pointX += ForwardVec().X;
        _pointY += ForwardVec().Y;
    }
    public void MoveBackwards()
    {
        _pointX -= ForwardVec().X;
        _pointY -= ForwardVec().Y;
    }
    public void TurnLeft()
    {
        rotAng += 10.0f;
    }
    public void TurnRight()
    {
        rotAng -= 10.0f;
    }
}

目前，在运行实现此类的程序时，实例化默认的 SwarmCir（） 并调用底部的移动函数，我得到了非常奇怪的结果。从本质上讲，我希望"W"沿"向前向量"移动圆圈，无论该向量指向线指向何处。显然，对于"S"来说只是相反的。然后在转弯时，我希望形状和线条正确转动。如果需要更多信息，请询问。致力于打造完整的 AI 工作台。

用向前矢量绘制一个圆，并随着旋转同时移动两者

由于您只绘制一个圆和一条线，因此我将跳过 Rotate 方法中使用的转换。我还会在类中存储正向向量，而不是正向点和 rotAngle。并使用 PointF 表示位置而不是浮点 _pointX/_pointY，并使用半径而不是宽度/高度，因为它们对于圆是相等的。我还会将字段设为私有，以避免从类外部进行修改。

class SwarmCir
{
  private PointF _point;
  private PointF _forwardVector = new PointF(1, 0);
  private float _radius = 2.5f;
  private float _vectorLength = 5.0f;
  private Pen _pen = new Pen(Color.Black);

然后，我会使用 _point 作为圆圈的中心点（在您的代码中，_pointX/_pointY 是指圆圈顶部/左侧的点）。然后，绘制和移动方法变为：

public void Draw(Graphics g)
{
  g.DrawEllipse(_pen, _point.X - _radius, _point.Y - _radius, 2 * _radius, 2 * _radius);
  g.DrawLine(_pen, _point,
      new PointF(_point.X + _forwardVector.X * _vectorLength,
                 _point.Y + _forwardVector.Y * _vectorLength));
}
public void MoveForward()
{
  _point.X += _forwardVector.X;
  _point.Y += _forwardVector.Y;
}

顺便说一下，我经常为 PointF 定义一些扩展方法，以简化 PointF 和标量的添加和乘法。

static class PointFExtensions
{
  public static PointF Add(this PointF point, PointF other)
  {
    return new PointF(point.X + other.X, point.Y + other.Y);
  }
  public static PointF Add(this PointF point, float value)
  {
    return new PointF(point.X + value, point.Y + value);
  }
  public static PointF Multiply(this PointF point, PointF other)
  {
    return new PointF(point.X * other.X, point.Y * other.Y);
  }
  public static PointF Multiply(this PointF point, float value)
  {
    return new PointF(point.X * value, point.Y * value);
  }
}

在我看来，这使得绘制和移动方法的代码更加优雅：

public void Draw(Graphics g)
{
  g.DrawEllipse(_pen, _point.X - _radius, _point.Y - _radius, 2 * _radius, 2 * _radius);
  g.DrawLine(_pen, _point, _point.Add(_forwardVector.Multiply(_vectorLength)));
}
public void MoveForward()
{
  _point = _point.Add(_forwardVector);
}

好了，现在只剩下轮换了。首先将 Rotate 方法添加到 PointFExtensions：

public static PointF Rotate(this PointF point, double angle)
{
  angle *= Math.PI / 180.0; // Convert from degrees to radians
  return new PointF(
      Convert.ToSingle(point.X * Math.Cos(angle) - point.Y * Math.Sin(angle)),
      Convert.ToSingle(point.X * Math.Sin(angle) + point.Y * Math.Cos(angle)));
}

然后，转弯方法变为：

public void TurnLeft()
{
  _forwardVector = _forwardVector.Rotate(10.0f);
}

让我们希望这能成功。我还没有编译和测试这段代码，所以可能会有一些错别字......

我快速浏览了您的代码，并在TurnLeft()和TurnRight()中更改了字段rotAng，该字段在类中的其他地方不使用。也许ForwardVec()应该使用它？也许将一些 x 坐标与 Math.Cos(rotAng) 相乘，将 y 坐标与 Math.Sin(rotAng) 相乘？

只是在这里猜测...

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