書名：代碼本色：用編程模擬自然系統(tǒng)
作者：Daniel Shiffman
譯者：周晗彬
ISBN：978-7-115-36947-5
目錄
2.9 引力
4、在Sketch中模擬引力
在示例代碼2-1中，我們創(chuàng)建了一個簡單的Mover對象，這個對象擁有位置、速度、加速度和applyForce()函數(shù)。
我們要繼續(xù)用這個Mover類模擬引力，在Sketch中創(chuàng)建兩個對象：
- 一個Mover對象；（Sketch 素描; 速寫; 草圖; 小品; 簡報; 概述）
- 一個Attractor對象（實例化自一個全新的類，吸引器，它的位置是固定的）。
1)吸引器
如圖2-9所示，Mover對象受Attractor對象產(chǎn)生的引力作用，引力方向指向Attractor對象。
我們可以簡單地實現(xiàn)這個Attractor對象——給它一個位置、質(zhì)量和繪制自身的函數(shù)（根據(jù)質(zhì)量大小確定顯示大?。?。
class Attractor {
float mass; Attractor對象很簡單，它不會移動，只有質(zhì)量和位置
PVector location;
Attractor() {
location = new PVector(width/2,height/2);
mass = 20;
}
void display() {
stroke(0);
fill(175,200);
ellipse(location.x,location.y,mass*2,mass*2);
}
}
2)實例化
接著，我們在主程序中添加一個Attractor類的實例。
Mover m;
Attractor a;
void setup() {
size(200,200);
m = new Mover();
a = new Attractor(); 初始化Attractor對象
}
void draw() {
background(255);
a.display(); 顯示Attractor對象
m.update();
m.display();
}
這是一個很好的程序結(jié)構(gòu)：主程序中有一個Mover對象和一個Attractor對象，有兩個類分別控制它們的變量和行為。還有一個問題，即我們?nèi)绾巫寖蓚€對象交互：讓其中一個對象吸引另一個對象？
5、兩個對象交互
1)方法
下面列舉了解決這個問題的幾種方法（當然還有其他方法）。
| 方法 | 函數(shù) |
|---|---|
| 1. 將Mover對象和Attractor對象同時傳入一個函數(shù) | attraction(a,m) |
| 2. 將Mover對象傳入Attractor對象的成員函數(shù) | a.attract(m) |
| 3. 將Attractor對象傳入Mover對象的成員函數(shù) | m.attractTo(a) |
| 4. 將Mover對象傳入Attractor對象的成員函數(shù)，返回引力向量。然后將引力向量傳給Mover對象的applyForce()函數(shù) | PVector f=a.attract(m); m.applyForce(f); |
探索對象之間的各種交互方式是一種很好的編程實踐，你可以采用上面任何一種實現(xiàn)方式。
- 但對我來說，我首先會舍棄方法1，因為attraction()函數(shù)與兩個對象都毫
無聯(lián)系，這并不是一種面向?qū)ο蟮膶崿F(xiàn)方式； - 方法2可以表述為“Attractor對象吸引Mover對象”，
- 方法3可以表述為“Mover對象被Attractor對象吸引”，它們的區(qū)別只在于表述方式的不同；
- 方法4是我最喜歡的實現(xiàn)方式，至少從本書的角度考慮，我們最好采用這種方法。
畢竟，前面我們花了很多時間討論applyForce()函數(shù)，繼續(xù)使用這個函數(shù)會讓代碼顯得清晰易懂。
2）實現(xiàn)
簡要地說，以前我們的實現(xiàn)方式是這樣的：
PVector f = new PVector(0.1,0); 創(chuàng)建一個力向量
m.applyForce(f);
現(xiàn)在，我們要改成：
PVector f = a.attract(m); 兩個對象之間的引力
m.applyForce(f);
因此，draw()函數(shù)現(xiàn)在被寫成：
void draw() {
background(255);
PVector f = a.attract(m); 計算引力，并把它作用在物體上
m.applyForce(f);
m.update();
a.display();
m.display();
}
Attractor類有一個attract()函數(shù)，接下來我們要實現(xiàn)這個函數(shù)。這個函數(shù)的參數(shù)是一個Mover對象，返回值是一個向量對象：這個函數(shù)的內(nèi)容就是實現(xiàn)引力公式。
PVector attract(Mover m) {
PVector force = PVector.sub(location,m.location); 計算力的方向
float distance = force.mag();
force.normalize();
float strength = (G mass m.mass) / (distance * distance); 計算力的大小
force.mult(strength);
return force; 返回力，之后將它作用在對象上
}
3）小問題
差不多已經(jīng)大功告成，但還有個小問題。
仔細看上面的代碼，你會發(fā)現(xiàn)有一個除法運算。只要有除法運算，我們都要問自己一個問題：要是對象之間的距離很小，甚至為零（情況更糟?。l(fā)生什么？我們知道不能將一個數(shù)除以0，如果我們將一個數(shù)除以0.000 1，也等同于將它乘以10 000！引力公式是針對現(xiàn)實世界的，但現(xiàn)在我們在Processing的模擬世界里，這里并非現(xiàn)實世界。在以上Processing代碼中，Mover對象可能與Attractor對象非常接近，最后產(chǎn)生極大的引力，導致Mover對象飛出屏幕。
因此，我們最好考慮引力公式的實際表現(xiàn)，將對象之間的距離限制在實際可能的范圍內(nèi)。比如，無論Mover對象在什么位置，我們約定它和Attractor對象的距離始終都不小于5像素，不大于25像素。
distance = constrain(distance,5,25);
我們要限制對象之間的最小距離，同理，最好也要限制它們的最大距離。舉個例子，如果Mover對象和Attractor對象之間的距離是500像素（這是一個不合理的值），在計算引力時，我們就需要除以250 000，最后求得的引力會變得很小，完全可以忽略不計。
