主要是注意所使用的数据类型。
之前用的是float,出现了一些意外,而且花费了我不少时间来反复验证、推导,
做了很多的无用功,而且,反复推导得出来的计算步骤并没有什么不牢靠的地方。
然后计算得到的结果却是让人如此之不省心,梗的我闷得慌。
今天上午发来了一贴,多位朋友各抒己见,
总算是让我发现了一些不足的地方,首当其冲的是一个变量弄错了,
导致大批的计算失准。
后来修正了这个bug以后,还是会出现计算不精确的地方。
再后来便将涉及的所有成员变量由float 纠正为 double 类型,
计算精度果然得到了提高,失准的地方再次被干掉。
这次给自己的教训就是:
涉及到精度比较高的数值运算的时候,还是得统统用 double。
之前还以为 float 已经比较不错,能够满足基本的需求了,
经过这次我总算是懂了,double的存在离我并不遥远。
这个问题堵了我比较久了,大概也有快10个月了,当时没解决就规避之没去用了,
今天能够解决这个遗留已久的问题,真是让人心情愉快!
下面贴出 Objective-C 和 Java 的相关代码:
Objective-C 部分(核心代码摘录)
/** 已知两点,求过该两点的直线表达式~ */- (BYLine) getLine:(b2Vec2)p1 anotherPoint:(b2Vec2)p2 { BYLine line; if((p1.x - p2.x) != 0) { line.kExists = true; line.k = (p1.y - p2.y) / (p1.x - p2.x); line.b = p1.y - line.k * p1.x; } else { line.kExists = false; line.extraX = p1.x; } return line;}/** 已知一点和直线斜率,求该直线的表达式~ */- (BYLine) getLine:(b2Vec2)point kParam:(double)kParam { BYLine line; line.kExists = true; line.k = kParam; line.b = point.y - kParam * point.x; return line;}- (double) getDistanceBetween2Points:(b2Vec2)p0 anotherPoint:(b2Vec2)p1 { return sqrt(pow(p0.y - p1.y, 2) + pow(p0.x - p1.x, 2));}/** 获取一条直线上距离某点一定距离的两个点~ */- (b2Vec2*) get2Points:(BYLine)ln p:(b2Vec2)point pw:(double)pathWidth { b2Vec2* target = new b2Vec2[2]; double circleRadius = pathWidth / 2; if(ln.k != 0) { // 斜率存在且不为 0~ double kOfNewLine = -1 / ln.k; BYLine newLine = [self getLine:point kParam:kOfNewLine]; // 经过数学运算,得出二元一次方程组的表达式 double A = pow(newLine.k, 2) + 1; double B = 2 * (newLine.k * newLine.b - newLine.k * point.y - point.x); double C = pow(point.x, 2) + pow((newLine.b - point.y), 2) - pow(circleRadius, 2); double delta = pow(B, 2) - 4 * A * C; if(delta < 0) { // 经实践检验有一定几率走入该分支,必须做特殊化处理~ NSLog(@"竟然会无解,他妈的怎么回事儿啊!"); target[0] = b2Vec2(point.x, point.y - circleRadius); target[1] = b2Vec2(point.x, point.y + circleRadius); } else { double x1 = (-B + sqrt(delta)) / (2 * A); double y1 = newLine.k * x1 + newLine.b; target[0] = b2Vec2(x1, y1); double x2 = (-B - sqrt(delta)) / (2 * A); double y2 = newLine.k * x2 + newLine.b; target[1] = b2Vec2(x2, y2); } } else { // 斜率存在且为 0~ target[0] = b2Vec2(point.x, point.y - circleRadius); target[1] = b2Vec2(point.x, point.y + circleRadius); } NSLog(@"离中心点的距离为:%f", [self getDistanceBetween2Points:target[0] anotherPoint:point]); return target;}// 绘制触摸点到移动点的轨迹,1个像素~- (void) drawTouchPath { if(_mouseDown) { // 已知(2等分,用分数表示~) b2Vec2 pStart = _touchSegment.p1; b2Vec2 pEnd = _touchSegment.p2; // 推出 b2Vec2 pMiddle = b2Vec2((pStart.x + pEnd.x) / 2, (pStart.y + pEnd.y) / 2); float pathLength = [self getDistanceBetween2Points:pStart anotherPoint:pEnd]; // 设置触摸轨迹的宽度~ float pathWidth = pathLength / 3.0f; if(pathWidth > TOUCH_PATH_MAX_WIDTH) { pathWidth = TOUCH_PATH_MAX_WIDTH; } b2Vec2* result; BYLine expFunc = [self getLine:pStart anotherPoint:pEnd]; if(expFunc.kExists) { // 斜率存在~ result = [self get2Points:expFunc p:pMiddle pw:pathWidth]; } else { // 斜率不存在~ result = new b2Vec2[2]; result[0] = b2Vec2(pMiddle.x - pathWidth / 2, pMiddle.y); result[1] = b2Vec2(pMiddle.x + pathWidth / 2, pMiddle.y); } b2Vec2 finalResult[5]; finalResult[0] = pStart; finalResult[1] = result[0]; finalResult[2] = pEnd; finalResult[3] = result[1]; finalResult[4] = pStart; // 绘制白色内容物~ glColor4f(1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f); glVertexPointer(2, GL_FLOAT, 0, finalResult); glDrawArrays(GL_TRIANGLE_STRIP, 0, 5); }}Java 部分(部件齐全,能直接拿来跑的)
package org.bruce.vertices.controller.geometry;/** * @author BruceYang * 对点的抽象~ */public class CGPoint { public double x; public double y; public CGPoint() { } public CGPoint(double x, double y) { this.x = x; this.y = y; } @Override public String toString() { return "x=" + this.x + ", y=" + this.y; }}*****************************************************
package org.bruce.vertices.controller.geometry;/** * @author BruceYang * 这个是对通用一次直线方程 A*x + B*y + C = 0 的封装~ * 本来封装的是斜截式,不过发现当斜率k不存在的时候会比较麻烦,因此该用一般式 * 再个就是接着用一般式的演变方式 x + B/A*y + C/A = 0,但是考虑到可能存在x == 0 的情况,因此又舍弃~ * * 娘的,一般式还是他妈的无济于事啊,改回斜截式,多提供两个成员变量: * 一个boolean表示k是否存在,一个额外的float表示k不存在的时候直线方程 x=***, *** 等于多少~ */public class CGLine { // 特别声明为public类型,免得到时候访问的时候麻烦,到时候直接点就行了 private boolean kExists; // 大部分情况下 k 都应该是存在的,因此提供一个 true 的默认值~ public double k = 77885.201314f; public double b = 13145.207788f; public double extraX = 52077.881314f; /** * 这是当 k 存在时的构造方法~ * @param k * @param b */ public CGLine(double k, double b) { this.kExists = true; this.k = k; this.b = b; } /** * 已知两点,求直线的方程~ * @param p1 * @param p2 */ public CGLine(CGPoint p1, CGPoint p2) { if((p1.x - p2.x) != 0) { CGDbg.println("y = k*x + b, k exits!!"); this.kExists = true; this.k = (p1.y - p2.y)/(p1.x - p2.x); this.b = (p1.y - p1.x * k); } else { CGDbg.println("y = k*x + b, k doesn't exists!!"); // 如果走进这个分支,表示直线垂直于x轴,斜率不存在,保留k的默认值~ this.kExists = false; this.extraX = p1.x; } CGDbg.print("过p1("+p1.x+", " +p1.y + "), p2("+p2.x+", "+p2.y+")两点的直线方程表达式为: "); if(kExists) { CGDbg.println("y = " + k + "*x + " + b); } else { CGDbg.println("x = " + extraX + "(垂直于x轴!)"); } } /** * 点斜式~ * @param p 某点 * @param k 过该点的直线的斜率 */ public CGLine(double k, CGPoint p) { /** * (y-y') = k*(x-x') * 变形成斜截式为: * y = k*x + y' - k*x' * k = k, b = y'-k*x' */ this.kExists = true; this.k = k; this.b = p.y - k * p.x; } /** * 这是当 k 不存在时的构造方法~ * @param extraX */ public CGLine(double extraX) { this.kExists = false; this.extraX = extraX; } @Override public String toString() { return "Line.toString()方法被调用,y = k*x + b斜截式, k=" + this.k + ", b=" + this.b + ", kExists=" + this.kExists + ", extraX=" + this.extraX; } public boolean iskExists() { return kExists; } public void setkExists(boolean kExists) { this.kExists = kExists; }}
*****************************************************
package org.bruce.vertices.controller.geometry;/** * @author Bruce Yang * 用于打印调试~ */public class CGDbg { public static final boolean DEBUG_MODE = true; // 方便进行调试信息的输出,开关~ public static void println(Object info) { if(DEBUG_MODE) { System.out.println(info); } } public static void print(Object info) { if(DEBUG_MODE) { System.out.print(info); } }}
*****************************************************
package org.bruce.vertices.controller.geometry;/** * @author BruceYang */public class CGGeometryLib { /** * @param p0 第一个点的坐标 * @param p1 第二个点的坐标 * @return 两个点之间的距离 * 计算出两点之间的距离 */ public static double getDistanceBetween2Points(CGPoint p0, CGPoint p1) { double distance = Math.sqrt(Math.pow(p0.y - p1.y, 2) + Math.pow(p0.x - p1.x, 2)); return distance; } /** * @param p * @param l * @return 该方法用于获取某点在某条直线上的投影点的坐标 */ public static CGPoint getProjectivePoint(CGPoint p, CGLine l) { CGPoint target = null; if(l.iskExists()) { if(l.k != 0) { CGLine newLine = new CGLine(-1/l.k, p.y -(-1/l.k)*p.x); target = getCrossPoint(l, newLine); } else { // 如果直线l的斜率存在且斜率的值为0,明显是一条平行于x轴的直线~ // 此时,点 p 到直线 l 的距离为:Math.abs(p.y-l.b) target = new CGPoint(p.x, l.b); } } else { // 如果直线l的斜率不存在,明显是一条垂直于x轴的直线~ // 此时,点 p 到直线 l 的距离为:Math.abs(p.x-l.extraX) target = new CGPoint(l.extraX, p.y); } CGDbg.println("点 ("+p.x+", "+p.y+") 在直线:y="+l.k+"x+"+l.b+" 上的投影点为 ("+target.x+", "+target.y+")"); return target; } /** * 该方法用于求出两条直线的交点坐标 * 这个方法是定制的,只有 l1, l2 均存在斜率 k 时方能使用(限制取消)~ * @param l1 * @param l2 * @return */ public static CGPoint getCrossPoint(CGLine l1, CGLine l2) {// dbgPrintln("into the getCrossPoint, l1: " + l1);// dbgPrintln("into the getCrossPoint, l2: " + l2); double x, y; if(l1.iskExists() && l2.iskExists()) { x = (l2.b - l1.b) / (l1.k - l2.k); y = l1.k * x + l1.b; } else if(!l1.iskExists() && l2.iskExists()) { x = l1.extraX; y = l2.k * x + l2.b; } else if(l1.iskExists() && !l2.iskExists()) { x = l2.extraX; y = l1.k * x + l1.b; } else { // 两条直线的斜率都不存在?!,不可能发生的情况!! x = 0; y = 0; } CGDbg.println("getCrossPoint, CGPoint(x=" + x + ", y=" + y + ")"); return new CGPoint(x, y); } /** * @param args * 怎样判断是否符合要求?将过每组3个点中除开多边形顶点的两个点的直线方程求出来 * 比较求出的 4 个 候选圆心点 哪个与此直线离的比较近,哪个就是符合要求的圆心点 * 以下方法用于获取离特定直线距离最近的一个点(目前只支持斜率k存在的直线,以后慢慢扩充)! * 要得到距离特定直线距离最远的一个点只要稍作改动即可! */ public static CGPoint getNearestPoint(CGPoint[] points, CGLine line) { double minDistance = 0; int minIndex = 0; if(line.iskExists()) { // 直线斜率存在的分支~ for(int i = 0; i < points.length; ++ i) { CGPoint p = points[i]; double d = Math.abs(line.k*p.x-p.y+line.b)/Math.sqrt(Math.pow(line.k,2)+1); if(i == 0) { // 赋予初值,不然 minDistance 的值就为 0 了~ minDistance = d; } if(d < minDistance) { minDistance = d; minIndex = i; } } } else { // 直线斜率不存在的分支(亦即直线垂直于 x 轴)~ for(int i = 0; i < points.length; ++ i) { CGPoint p = points[i]; double d = Math.abs(p.x - line.extraX); if(i == 0) { // 赋予初值,不然minDistance的值就为0了~ minDistance = d; } if(d < minDistance) { minDistance = d; minIndex = i; } } } CGPoint dest = points[minIndex]; CGDbg.println("即将离开chooseOne()方法,圆心点为:("+dest.x+", "+dest.y+")"); return dest; } /** * 获取传入两点的中点~ * @param p1 * @param p2 * @return */ public static CGPoint getMiddlePoint(CGPoint p1, CGPoint p2) { return new CGPoint((p1.x + p2.x) / 2.0f, (p1.y + p2.y) / 2.0f); } /** * 封装一下 Math 的 pow 、sqrt 方法,调用起来方便一些~ * @param d1 * @param d2 * @return */ public static double pow(double d1, double d2) { return Math.pow(d1, d2); } public static double sqrt(double d) { return Math.sqrt(d); } public static double sin(double theta) { return Math.sin(theta); } public static double cos(double theta) { return Math.cos(theta); } /** * 传入线段的两个端点,获取中点,以该中点为圆心做半径为 radius 的圆, * 经过线段中点做线段的垂线,返回垂线与圆的两个交点~ * Objective-C 里面的结果有点儿问题,不知道是什么原因,来java 里面碰碰有运气~ * @param p1 线段端点1 * @param p2 线段端点2 * @param radius 圆半径 * @return 线段中垂线与圆的两个交点~ */ public static CGPoint[] getWhatIWanted(CGPoint p1, CGPoint p2, double radius) { CGPoint[] target = new CGPoint[2]; CGPoint pMiddle = getMiddlePoint(p1, p2);// double segLength = getDistanceBetween2Points(p1, p2); CGLine l1 = new CGLine(p1, p2); if(l1.iskExists()) { if(l1.k != 0) { double kOfNewLine = -1 / l1.k; CGLine newLine = new CGLine(kOfNewLine, pMiddle); // 经过数学运算,得出二元一次方程组的表达式 double A = pow(newLine.k, 2) + 1; double B = 2 * (newLine.k * newLine.b - newLine.k * pMiddle.y - pMiddle.x); double C = pow(pMiddle.x, 2) + pow((newLine.b - pMiddle.y), 2) - pow(radius, 2); double delta = pow(B, 2) - 4 * A * C; if(delta < 0) { // 经实践检验有一定几率走入该分支,必须做特殊化处理~ // 2012。04。28。20。01,精度不够所致,换成double后无该情况出现~ CGDbg.println("竟然会无解,他妈的怎么回事儿啊!"); target[0] = new CGPoint(pMiddle.x, pMiddle.y - radius); target[1] = new CGPoint(pMiddle.x, pMiddle.y + radius); } else { double x1 = (-B + sqrt(delta)) / (2 * A); double y1 = newLine.k * x1 + newLine.b; target[0] = new CGPoint(x1, y1); double x2 = (-B - sqrt(delta)) / (2 * A); double y2 = newLine.k * x2 + newLine.b; target[1] = new CGPoint(x2, y2); } } else { target[0] = new CGPoint(pMiddle.x, pMiddle.y - radius); target[1] = new CGPoint(pMiddle.x, pMiddle.y + radius); } } else { target[0] = new CGPoint(pMiddle.x - radius, pMiddle.y); target[1] = new CGPoint(pMiddle.x + radius, pMiddle.y); } System.out.println("target[0] 距离中点的距离为:" + getDistanceBetween2Points(target[0], pMiddle)); System.out.println("target[1] 距离中点的距离为:" + getDistanceBetween2Points(target[1], pMiddle)); return target; } /** * 测试实用性,测试结果如下: * 之前用 float 类型的时候,每隔 1 度测试一次,共测试一个圆周,无解的情况出现一次 * 每隔 1 度测试一次, 共测试一个圆周,无解的情况无。 * 每隔 0.5 度测试一次,共测试一个圆周,无解的情况只出现一次 * @param args */ public static void main(String[] args) { double currentRadian = 0; double deltaRadian = Math.PI / 360; double bigRadius = 50; double smallRadius = 20; CGPoint origin = new CGPoint(0, 0); // 原点~ CGPoint tail = null; // tail 是尾巴、末梢的意思~ for(int i = 0; i < 720; ++ i) { System.out.println(" -- 第 "+ i + "度!"); tail = new CGPoint(bigRadius*cos(currentRadian), bigRadius*sin(currentRadian)); currentRadian += deltaRadian; getWhatIWanted(origin, tail, smallRadius); } }}