草庐IT

动态格子算法

寡人正在Coding 2023-03-28 原文

概述

动态格子算法常用于弹幕游戏的碰撞检测优化,可减少遍历开销。
这是我之前做的小游戏就用到了此算法,当后期满屏子弹时,优化效果非常明显。

思路

  • 每个点只与当前所处的格子的点检测碰撞
  • 当大格子内的点>格子内点限制 && 大格子的深度 < 最大深度则大格子分裂出四个小格子,把点放到小格子里。
  • 当大格子内的点 <= 格子内点限制 并且存在四个小格子时,删除小格子,把点放回大格子。

示例

示例代码使用C#语言,可视化工具使用Unity

GridNode

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class GridRect
{
    public GridRect(float in_x,float in_y,float in_w, float in_h)
    {
        x = in_x;
        y = in_y;
        w = in_w;
        h = in_h;
    }
    public float x;
    public float y;
    public float w;
    public float h;
}

public class GridNode
{
    List<GridNode> children;
    public GridRect rect;
	//最大深度
    const int max_deep = 3;
	//每个格子最大有多少个待检测物体
    const int max_cnt = 4;
    int deep;
    int cnt;

    List<GameObject> points = new List<GameObject>();
    public GameObject grid;
	
	// 添加一个点
    public void Add(GameObject go)
    {
        ++cnt;
        points.Add(go);
        if(children == null)
        {
			// 到达叶子格子,待检测物体保存当前格子 point.grid = this
            if (deep <= max_deep && cnt > max_cnt)
            {
                Grow();
            }
        }
        else //若是孩子存在,判断点在哪个子格子里,把点放进子格子
        {
            foreach (var item in children)
            {
                if(item.Evaluate(go))
                {
                    item.Add(go);
                    break;
                }
            }
        }
    }
	
	//移除点
    public void Remove(GameObject go)
    {
        --cnt;
        points.Remove(go);
        if (children != null)
        {
            foreach (var item in children)
            {
                if (item.Evaluate(go))
                {
                    item.Remove(go);
                    break;
                }
            }

            if (cnt <= max_cnt)
            {
                Shrink();
            }
        }
        else
        {
            
        }
    }
	
	// 树生长,生成四个子格子,在把点放在子格子里
    public void Grow()
    {
        children = new List<GridNode>();
        var rects = new List<GridRect>();
        var half_w = rect.w / 2;
        var half_h = rect.h / 2;
		// 计算子格子的区域
        rects.Add(new GridRect(rect.x, rect.y, half_w, half_h));
        rects.Add(new GridRect(rect.x + half_w, rect.y, half_w, half_h));
        rects.Add(new GridRect(rect.x, rect.y + half_h, half_w, half_h));
        rects.Add(new GridRect(rect.x + half_w, rect.y + half_h, half_w, half_h));

        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            var child = new GridNode();
            var r = rects[i];
            child.Init(r.x, r.y, r.w, r.h, deep + 1);
            foreach (var item in points)
            {
                if(child.Evaluate(item))
                {
                    child.Add(item);
                    break;
                }
            }
            children.Add(child);
        }
    }
	
	// 收紧,删除子格子
    public void Shrink()
    {
        foreach (var item in children)
        {
            item.Clear();
        }
        children = null;
    }
	
	// 判断点是否在此格子区域内
    public bool Evaluate(GameObject go)
    {
        var pos = go.transform.position;
        var ret = pos.x >= rect.x && pos.x < (rect.x + rect.w) &&
            pos.y >= rect.y && pos.y < (rect.y + rect.h);
        return ret;
    }
	
	// 初始化
    public void Init(float x, float y, float w, float h, int in_deep)
    {
        rect = new GridRect(x, y, w, h);
        deep = in_deep;
        grid = GameObject.Instantiate(GridState.Inst.grid_prefab);
        grid.transform.SetParent(GridState.Inst.grid_parent);
        var tr = grid.GetComponent<RectTransform>();
        tr.position = new Vector3(x, y, 0);
        tr.sizeDelta = new Vector2(w, h);
    }
	
    public void Clear()
    {
        if(grid != null)
        {
            GameObject.Destroy(grid);
        }
    }
}
  • 组织结构可以视为4叉树
  • 视情况合理调整最大深度max_deep
  • 注释叶子节点处,待检测物体保存当前格子

GridState

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class GridState : MonoBehaviour
{
    // Start is called before the first frame update
    static public GridState Inst;

    public GameObject grid_prefab;
    public GameObject point_prefab;

    public Transform grid_parent;
    public Transform point_parent;

    GridNode root;
    Queue<GameObject> point_que = new Queue<GameObject>();
    bool is_create_mode;
    private void Awake()
    {
        Inst = this;
    }

    void Start()
    {
        is_create_mode = true;
        root = new GridNode();
        root.Init(0, 0, 1334, 750, 0);
    }

    float cnt;
    float max = 0.1f;
    private void FixedUpdate()
    {
        var t = Time.fixedDeltaTime;
        cnt += t;
        if (cnt > max)
        {
            cnt -= max;
            if (is_create_mode)
            {
                var go = GameObject.Instantiate(point_prefab, point_parent);
                go.transform.position = new Vector3(Random.Range(0, 1334), Random.Range(0, 750), 0);
                root.Add(go);
                point_que.Enqueue(go);
                if (point_que.Count > 50)
                {
                    is_create_mode = false;
                }
            }
            else
            {
                var go = point_que.Dequeue();
                root.Remove(go);
                GameObject.Destroy(go);
                if (point_que.Count == 0)
                {
                    is_create_mode = true;
                }
            }
        }
    }
}
  • 保存维护动态格子4叉树的根节点
  • 动态格子算法测试,运行结果如思路上的图所示

备注

  • 3D空间也适用,需Evaluate变为正方体检测
  • 当检测物体太大甚至比格子还大此方法不适用

有关动态格子算法的更多相关文章

  1. 区块链之加解密算法&数字证书 - 2

    目录一.加解密算法数字签名对称加密DES(DataEncryptionStandard)3DES(TripleDES)AES(AdvancedEncryptionStandard)RSA加密法DSA(DigitalSignatureAlgorithm)ECC(EllipticCurvesCryptography)非对称加密签名与加密过程非对称加密的应用对称加密与非对称加密的结合二.数字证书图解一.加解密算法加密简单而言就是通过一种算法将明文信息转换成密文信息,信息的的接收方能够通过密钥对密文信息进行解密获得明文信息的过程。根据加解密的密钥是否相同,算法可以分为对称加密、非对称加密、对称加密和非

  2. ruby - 在 Ruby 中动态创建数组 - 2

    有没有办法在Ruby中动态创建数组?例如,假设我想遍历用户输入的书籍数组:books=gets.chomp用户输入:"TheGreatGatsby,CrimeandPunishment,Dracula,Fahrenheit451,PrideandPrejudice,SenseandSensibility,Slaughterhouse-Five,TheAdventuresofHuckleberryFinn"我把它变成一个数组:books_array=books.split(",")现在,对于用户输入的每一本书,我想用Ruby创建一个数组。伪代码来做到这一点:x=0books_array.

  3. ruby - 是否可以将 IRB 提示配置为动态更改? - 2

    我想在IRB中浏览文件系统并让提示更改以反射(reflect)当前工作目录,但我不知道如何在每个命令后进行提示更新。最终,我想在日常工作中更多地使用IRB,让bash溜走。我在我的.irbrc中试过这个:require'fileutils'includeFileUtilsIRB.conf[:PROMPT][:CUSTOM]={:PROMPT_N=>"\e[1m:\e[m",:PROMPT_I=>"\e[1m#{pwd}>\e[m",:PROMPT_S=>"FOO",:PROMPT_C=>"\e[1m#{pwd}>\e[m",:RETURN=>""}IRB.conf[:PROMPT_MO

  4. ruby-on-rails - carrierwave:在序列化动态属性上安装 uploader - 2

    首先,我使用的是rails3.1.3和来自master的carrierwavegithub仓库的分支。我使用after_init钩子(Hook)来确定基于属性的字段页面模型实例并为这些字段定义属性访问器将值存储在序列化哈希中(希望它清楚我是什么谈论)。这是我正在做的事情的精简版:classPage省略mount_uploader命令让我可以访问我想要的属性。但是当我安装uploader时出现错误消息说“nil类的未定义新方法”我在源代码中读到有方法read_uploader和扩展模块中的write_uploader。我如何必须覆盖这些来制作mount_uploader命令使用我的“虚拟

  5. ruby - 在 Ruby 中动态生成多维数组 - 2

    我正在尝试动态构建一个多维数组。我想要的基本上是这样的(为简单起见写出来):b=0test=[[]]test[b]这给了我错误:NoMethodError:undefinedmethod`test=[[],[],[]]而且它工作正常,但在我的实际使用中,我不会事先知道需要多少个数组。有一个更好的方法吗?谢谢 最佳答案 不需要像您正在使用的索引变量。只需将每个数组附加到您的test数组:irb>test=[]=>[]irb>test[["a","b","c"]]irb>test[["a","b","c"],["d","e","f"]]

  6. ruby-on-rails - 使用 gmaps4rails 动态加载谷歌地图标记 - 2

    如何只加载map边界内的标记gmaps4rails?当然,在平移和/或缩放后加载新的。与此直接相关的是,如何获取map的当前边界和缩放级别? 最佳答案 我是这样做的,我只在用户完成平移或缩放后替换标记,如果您需要不同的行为,请使用不同的事件监听器:在你看来(index.html.erb):{"zoom"=>15,"auto_adjust"=>false,"detect_location"=>true,"center_on_user"=>true}},false,true)%>在View的底部添加:functiongmaps4rail

  7. ruby - 动态方法链? - 2

    如何在对象上调用方法名称的嵌套哈希?例如,给定以下哈希:hash={:a=>{:b=>{:c=>:d}}}我想创建一个方法,给定上面的散列,执行以下操作:object.send(:a).send(:b).send(:c).send(:d)我的想法是我需要从一个未知的关联中获取一个特定的属性(这个方法不知道,但程序员知道)。我希望能够指定一个方法链来以嵌套哈希的形式检索该属性。例如:hash={:manufacturer=>{:addresses=>{:first=>:postal_code}}}car.execute_method_hash(hash)=>90210

  8. ruby - 如何使用 method_missing 动态声明方法? - 2

    我有一个ruby​​程序,我想接受用户创建的方法,并使用该名称创建一个新方法。我试过这个:defmethod_missing(meth,*args,&block)name=meth.to_sclass我收到以下错误:`define_method':interningemptystring(ArgumentError)in'method_missing'有什么想法吗?谢谢。编辑:我以不同的方式让它工作,但我仍然很好奇如何以这种方式做到这一点。这是我的代码:defmethod_missing(meth,*args,&block)Adder.class_evaldodefine_method

  9. ruby - 动态扩展现有方法或覆盖 ruby​​ 中的发送方法 - 2

    假设我们有A、B、C类。Adefself.inherited(sub)#metaprogramminggoeshere#takeclassthathasjustinheritedclassA#andforfooclassesinjectprepare_foo()as#firstlineofmethodthenrunrestofthecodeenddefprepare_foo#=>prepare_foo()neededhere#somecodeendendBprepare_foo()neededhere#somecodeendend如您所见,我正在尝试将foo_prepare()调用注入

  10. ruby - 使用 jbuilder 创建具有动态哈希键的 JSON - 2

    这里我想输出带有动态组名的json而不是单词组@tickets.eachdo|group,v|json.group{json.array!vdo|ticket|json.partial!'tickets/ticket',ticket:ticketend}end@ticket是这样的散列{a:[....],b:[.....]}我想要这样的输出{a:[.....],b:[....]} 最佳答案 感谢@AntarrByrd,这个问题有类似的答案:JBuilderdynamickeysformodelattributes使用上面的逻辑我已经

随机推荐