Vec3 - код для работы с 3д векторами

[Krutoy 1 169]

 

Практически для каждой программы на черепашках или роботах требуется класс 3d вектора. Раньше я пользовался классом vector из СС, но решил расширить функционал. Взяв за основу готовый код для 2д вектора, я написал свой.

 

Кроме стандартных функций +, -, / и * так же реализовано:

• Быстрые арифметические операции между векторами и скалярами
• Повороты вокруг осей
• Проверка на входные параметры
• Полезные функции в роде unpack()

 

Код вектора:

 

 

 

-- ********************************************************************************** --

-- **   3D Vector                                                                  ** --

-- **                                                                              ** --

-- **   Modified version of 2d vector from                                         ** --

-- **   https://github.com/vrld/hump/blob/master/vector.lua                        ** --

-- **                                                                              ** --

-- **   By Krutoy242                                                               ** --

-- **                                                                              ** --

-- ********************************************************************************** --

 

local assert = assert

local sqrt, cos, sin, atan2 = math.sqrt, math.cos, math.sin, math.atan2

 

local vector = {}

vector.__index = vector

 

local function new(x,y,z)

  return setmetatable({x = x or 0, y = y or 0, z = z or 0}, vector)

end

local zero = new(0,0,0)

 

local function isvector(v)

  return type(v) == 'table' and type(v.x) == 'number' and type(v.y) == 'number' and type(v.z) == 'number'

end

 

function vector:clone()

  return new(self.x, self.y, self.z)

end

 

function vector:unpack()

  return self.x, self.y, self.z

end

 

function vector:__tostring()

  return "("..tonumber(self.x)..","..tonumber(self.y)..","..tonumber(self.z)..")"

end

 

function vector.__unm(a)

  return new(-a.x, -a.y, -a.z)

end

 

function vector.__add(a,b)

  assert(isvector(a) and isvector(b), "Add: wrong argument types (<vector> expected)")

  return new(a.x+b.x, a.y+b.y, a.z+b.z)

end

 

function vector.__sub(a,b)

  assert(isvector(a) and isvector(b), "Sub: wrong argument types (<vector> expected)")

  return new(a.x-b.x, a.y-b.y, a.z-b.z)

end

 

function vector.__mul(a,b)

  if type(a) == "number" then

    return new(a*b.x, a*b.y, a*b.z)

  elseif type(b) == "number" then

    return new(b*a.x, b*a.y, b*a.z)

  else

    assert(isvector(a) and isvector(b), "Mul: wrong argument types (<vector> or <number> expected)")

    return a.x*b.x + a.y*b.y + a.z*b.z

  end

end

 

function vector.__div(a,b)

  assert(isvector(a) and type(b) == "number", "wrong argument types (expected <vector> / <number>)")

  return new(a.x / b, a.y / b, a.z / b)

end

 

function vector.__eq(a,b)

  return a.x == b.x and a.y == b.y and a.z == b.z

end

 

function vector.__lt(a,b)

  return a.x < b.x and a.y < b.y and a.z < b.z

end

 

function vector.__le(a,b)

  return a.x <= b.x and a.y <= b.y and a.z <= b.z

end

 

function vector.permul(a,b)

  assert(isvector(a) and isvector(b), "permul: wrong argument types (<vector> expected)")

  return new(a.x*b.x, a.y*b.y, a.z*b.z)

end

 

function vector:len2()

  return self.x * self.x + self.y * self.y + self.z * self.z

end

 

function vector:len()

  return sqrt(self.x * self.x + self.y * self.y + self.z * self.z)

end

 

function vector.dist(a, b)

  assert(isvector(a) and isvector(b), "dist: wrong argument types (<vector> expected)")

  local dx = a.x - b.x

  local dy = a.y - b.y

  local dz = a.z - b.z

  return sqrt(dx * dx + dy * dy + dz * dz)

end

 

function vector.dist2(a, b)

  assert(isvector(a) and isvector(b), "dist: wrong argument types (<vector> expected)")

  local dx = a.x - b.x

  local dy = a.y - b.y

  local dz = a.z - b.z

  return (dx * dx + dy * dy + dz * dz)

end

 

function vector:normalize_inplace()

  local l = self:len()

  if l > 0 then

    self.x, self.y, self.z = self.x / l, self.y / l, self.z / l

  end

  return self

end

 

function vector:normalized()

  return self:clone():normalize_inplace()

end

 

function vector:rotate_inplace_z(phi)

  local c, s = cos(phi), sin(phi)

  self.x, self.y = c * self.x - s * self.y, s * self.x + c * self.y

  return self

end

function vector:rotate_inplace_x(phi)

  local c, s = cos(phi), sin(phi)

  self.y, self.z = c * self.y - s * self.z, s * self.y + c * self.z

  return self

end

function vector:rotate_inplace_y(phi)

  local c, s = cos(phi), sin(phi)

  self.z, self.x = c * self.z - s * self.x, s * self.z + c * self.x

  return self

end

 

function vector:rotated_z(phi)

  local c, s = cos(phi), sin(phi)

  return new(c * self.x - s * self.y, s * self.x + c * self.y, self.z)

end

function vector:rotated_x(phi)

  local c, s = cos(phi), sin(phi)

  return new(self.x, c * self.y - s * self.z, s * self.y + c * self.z)

end

function vector:rotated_y(phi)

  local c, s = cos(phi), sin(phi)

  return new(s * self.z + c * self.x, self.y, c * self.z - s * self.x)

end

 

function vector:cross(v)

  assert(isvector(v), "cross: wrong argument types (<vector> expected)")

  return new(self.Y * v.Z - self.Z * v.Y,

             self.Z * v.X - self.X * v.Z,

             self.X * v.Y - self.Y * v.X)

end

 

function vector:trim_inplace(maxLen)

  local s = maxLen * maxLen / self:len2()

  s = (s > 1 and 1) or math.sqrt(s)

  self.x, self.y, self.z = self.x * s, self.y * s, self.z * s

  return self

end

 

function vector:trimmed(maxLen)

  return self:clone():trim_inplace(maxLen)

end

 

 

-- the module

return setmetatable({new = new, isvector = isvector, zero = zero},

{__call = function(_, ...) return new(...) end})

 

 

 

 

Для подключения в свой код используйте функцию require (для ОС), или оберните в функцию как это сделано здесь:

http://pastebin.com/2t1rqjek

 

 

Пример использования:

local a = vec3(1,2,3)

local b = a*10
local c = b:rotated_z(math.pi) + a
local x,y,z = b:unpack()
print( c )

 

 

Пишите если пригодился, или если нашли ошибку.

Изменено 27 февраля, 2015 пользователем Krutoy

[NEO 541]

И куда его к черепашке прилепить?

[Totoro 3 563]

И куда его к черепашке прилепить?

 

По механике движения, эта библиотека будет полезнее для дронов.

 

А вообще векторные рассчеты - очень полезная библиотека. Взять хотя бы GPS, которым программисты CC пользуются "искаропки".

Он весь построен на векторах.

[Lgmrszd 390]

Эх, пишу пушку динамитную, начал свой велосипед городить и тут бац! Ладно, сейчас поковыряем...

[Krutoy Автор темы 1 169]

Эх, пишу пушку динамитную, начал свой велосипед городить и тут бац! Ладно, сейчас поковыряем...

Велосипедостроение - это неизлечимая болезнь. 

Мы потеряли много хороших парней на велосипедах...

Изменено 27 февраля, 2015 пользователем Krutoy

[Lgmrszd 390]

Велосипедостроение - это неизлечимая болезнь. 

Мы потеряли много хороших парней на велосипедах...

Да я же начал писать до того, как ты выложил библиотеку.

И потом, как мне ещё, школьнику, проверить свои знания в тригонометрии? (А у меня ничего не вышло).

 

И да, вот такой код:

local vec3=require("vec3")
local a = vec3(3,1,1)
print(a)
local c = a:rotated_z(math.pi)
print(c)
local a = vec3(3,0,0)
print(a)
local c = a:rotated_z(math.pi)
print(c)

Выведет следующее:

(3,1,1)

(-3,-1,1)

(3,0,0)

(-3,3.6739403974421e-16,0)

 

Это надо исправить

[Krutoy Автор темы 1 169]

Выведет следующее:

(3,1,1)

(-3,-1,1)

(3,0,0)

(-3,3.6739403974421e-16,0)

 

Это надо исправить

 

А в этом виноват не мой код а сам интерпритатор луа. Пруф.

[NEO 541]

Велосипедостроение - это неизлечимая болезнь. 

Мы потеряли много хороших парней на велосипедах...

Велосипед помогает развивать мускулатуру, и не даёт накаливанию жира, в этом случай можно интерпретировать - это к мозгу, а не телу.

[1Ridav 1 049]

Велосипедостроение - это неизлечимая болезнь. 

Мы потеряли много хороших парней на велосипедах...

А сколько потеряли на изобретании колеса...

[davial 1 972]

А сколько потеряли на изобретании колеса...

 Не для всех колесо полезно. https://youtu.be/j2mGjiz4vIw