[C++] 3.2 연습 문제 풀이
카테고리: C++ games
인프런에 있는 홍정모 교수님의 홍정모의 게임 만들기 연습 문제 패키지 강의를 듣고 정리한 필기입니다.😀
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3.2 연습문제
연습 문제는 스스로 풀이했습니다. 😀
해당 챕터 보러가기 🖐 3.2 두 공을 충돌시켜보자
연습 문제 출처 : 홍정모 교수님 블로그
🙋 Q1. 3개 이상의 공 충돌시키기
Console창에다 생성할 공의 개수를 입력하면 입력한 개수만큼 공이 생성되도록 구현하였다. 생성되는 공은 랜덤한 속도, 랜덤한 색상, 랜덤한 반지름, 랜덤한 질량을 가진다. R키를 누르면 다시 입력하고 다시 생성할 수 있음.
📜RigidCircle.h
class RigidCircle
{
public:
vec2 pos;
vec2 vel;
RGB color = Colors::hotpink;
float radius = 0.1f;
float mass = 1.0f;
RigidCircle(vec2& _pos, vec2& _vel, RGB& _color, float& _radius, float& _mass)
{
pos = _pos;
vel = _vel;
color = _color;
radius = _radius;
mass = _mass;
}
- 5개의 멤버를 받아 초기화하는 생성자를 추가하였다.
📜main
#include "Game2D.h"
#include "Examples/PrimitivesGallery.h"
#include "RandomNumberGenerator.h"
#include "RigidCircle.h"
#include <vector>
#include <memory>
using namespace std;
namespace jm
{
class Example : public Game2D
{
public:
int numberOfCircles = 0; // 공의 개수
vector <RigidCircle *> circles;
RandomNumberGenerator rnd;
const float epsilon = 1.0f;
Example()
: Game2D()
{
reset();
}
RGB rndColor(int i)
{
if (i == 0) return Colors::red;
else if (i == 1) return Colors::green;
else if (i == 2) return Colors::blue;
else if (i == 3) return Colors::skyblue;
else if (i == 4) return Colors::gray;
else if (i == 5) return Colors::yellow;
else if (i == 6) return Colors::olive;
else if (i == 7) return Colors::black;
else if (i == 8) return Colors::gold;
else if (i == 9) return Colors::silver;
}
void reset()
{
cout << "공의 개수를 입력해 주세요 : ";
cin >> numberOfCircles;
const float maximumOfRadius = 0.15f;
const float manimumOfRadius = 0.1f;
const float interval = (1.9f - 2 * maximumOfRadius * numberOfCircles) / (numberOfCircles - 1);
vec2 pos = vec2(-0.8f, 0.3f);
vec2 vel;
RGB color;
float radius = 0.0f;
float mass = 1.0f;
for (int i = 0; i < numberOfCircles; i++)
{
vel = vec2(rnd.getFloat(3.0f, 6.0f), 0.0f);
color = rndColor(rnd.getInt(0, 9));
radius = rnd.getFloat(0.1f, 0.15f);
circles.push_back(new RigidCircle(pos, vel, color, radius, mass));
pos.x += 2 * radius + interval;
if (i != 0) mass = circles[0]->mass * std::pow(circles[0]->radius / circles[i]->radius, 2);
}
}
void drawWall()
{
setLineWidth(5.0f);
drawLine(Colors::blue, { -1.0f, -1.0f }, Colors::blue, { 1.0f, -1.0f });
drawLine(Colors::blue, { 1.0f, -1.0f }, Colors::blue, { 1.0f, 1.0f });
drawLine(Colors::blue, { -1.0f, -1.0f }, Colors::blue, { -1.0f, 1.0f });
}
void checkCollision(RigidCircle & rb0, RigidCircle & rb1)
{
// check collision between two rigid bodies
const float distance = (rb0.pos - rb1.pos).getMagnitude();
const auto vel_rel = rb0.vel - rb1.vel;
const auto normal = -(rb1.pos - rb0.pos) / (rb1.pos - rb0.pos).getMagnitude();
if (distance <= rb0.radius + rb1.radius)
{
// compute impulse
const auto product = vel_rel.getDotProduct(normal);
if (product < 0.0f) // approaching
{
const auto impulse = normal * -(1.0f + epsilon) * vel_rel.getDotProduct(normal) /
((1.0f / rb0.mass) + (1.0f / rb1.mass));
// update velocities of two bodies
rb0.vel += impulse / rb0.mass;
rb1.vel -= impulse / rb1.mass;
}
}
}
void update() override
{
const float dt = getTimeStep() * 0.4f;
drawWall();
if (!circles.empty())
{
// update
for (int i = 0; i < numberOfCircles; i++)
circles[i]->update(dt);
// collision of tow circles
for (int i = 0; i < numberOfCircles - 1; i++)
for (int j = i + 1; j < numberOfCircles; j++)
checkCollision(*circles[i], *circles[j]);
// draw
for (int i = 0; i < numberOfCircles; i++)
circles[i]->draw();
}
// reset button
if (isKeyPressedAndReleased(GLFW_KEY_R))
{
for (int i = 0; i < numberOfCircles; i++)
delete circles[i];
circles.clear();
reset();
}
}
};
}
int main(void)
{
cout << "공의 개수를 바꾸고 싶다면 R키를 눌러주세요 ! " << endl;
jm::Example().run();
return 0;
}
- 변수
- int numberOfCircles = 0;
- 공의 개수
- 콘솔창 입력에 따라 값이 정해질 것이다.
- vector <RigidCircle *> circles;
- 공 객체의 포인터들을 저장하는 벡터 컨테이너
- 포인터로 한 이유
- R키 누르면 기존 공 객체들을 소멸시켜야 하기 때문에 동적 메모리로 할당받아 delete 하려고.
- 공 객체들을 동적 메모리로 할당받아 그 주소를 저장할 포인터들.
RigidCircle *
- 포인터로 한 이유
- 컨테이너 크기가 콘솔창 입력으로 정해지기 때문에, 즉 동적으로 정해지기 때문에 vector로 선택했다.
- 공 객체의 포인터들을 저장하는 벡터 컨테이너
- RandomNumberGenerator rnd;
- 공의 위치, 속도, 반지름을 랜덤하게 하기 위해선 랜덤한 float, int 값을 리턴해주는 함수가 필요한데 📜RandomNumberGenerator.h 에 구현되어 있다. 이를 사용하기 위해 객체를 만듬.
- const float epsilon = 1.0f;
- 반발계수
- 이 값을 크게 설정할 수록 두 공의 충돌시 튕겨지는 정도가 크다.
- int numberOfCircles = 0;
- 생성자
- 게임이 시작되자마자
reset()함수를 호출하여 멤버들을 초기화한다.
- 게임이 시작되자마자
- 함수
- RGB rndColor(int i)
- i와 컬러가 매칭되어 있음
- 컬러를 리턴해줌
- 랜덤한 int 데이터를 매개변수로 넘겨 랜덤한 색상을 리턴받을 것
- void reset()
- 호출 될 때
- 게임 시작하자마자
- 사용자가 R키를 누를 때
- 구현
- 공의 개수를 콘솔창에서 입력 받는다.
- 입력으로 들어 온 수만큼공 객체들을 동적 할당받아 생성하고
- 그 포인터를 벡터에 원소로 추가한다.
- 공 객체마다 5가지 멤버값 전부 랜덤하게 설정해준다.
- 위치, 속도, 색상, 반지름, 질량 모두 랜덤하게.
- 자세한 설명
- const float maximumOfRadius = 0.15f;
- 공이 움직일 수 있는 왼쪽벽과 오른쪽 벽 사이의 반경을 고려해서 대충 만들 수 있는 원의 최대 반지름은 0.15f로 설정함
- const float manimumOfRadius = 0.1f;
- 만들 수 있는 원의 최소 반지름은 0.15f로 설정함
- 원 반지름은 0.1f ~ 0.15f 사이에서 랜덤하게 뽑을 것.
- const float interval = (1.9f - 2 * maximumOfRadius * numberOfCircles) / (numberOfCircles - 1);
- 원의 초기 위치들이 같은 간격으로 정렬되어 시작하기 위해서 만듬.
- 공의 개수가 많을 수록 좁은 간격, 공의 개수가 적을 수록 넓은 간격으로 되게끔
- 공이 움직일 수 있는 왼쪽벽과 오른쪽 벽 사이의 길이는 2.0f이지만 맨 왼쪽 공과 맨 오른쪽 공이 벽에서 최소 0.05f는 떼어져있게 설정 함. (0.15f 반지름 크기의 최대 크기 원 기준)
- 즉 공의 초기 pos값 정렬은 y는 0.3f로 동일하고 x는 -0.95f ~ 0.95f 내에서 (-0.8f, 0.3f) ← 여기를 시작으로 중심 좌표의 x 방향은 interval + 원의 지름 간격으로 정렬할거다.
- (1.9f - 2 * maximumOfRadius * numberOfCircles)
- 0.95f * 2 = 1.9f
- 1.9f 반경에서 원의 지름을 원하는 공 개수만큼 곱한 것을 빼주면 전체 여분이 남음
- (numberOfCircles - 1);
- 원이 6개면 원 사이의 간격은 5개가 된다.
- 따라서 위에서 구한 전체 여분을 (numberOfCircles - 1) 로 나눠주어 최종적인 원 사이의 간격을 도출하도록 했다.
- 원의 개수마다 interval 값이 다를 것. 원의 개수가 적을 수록 interval 값이 클 것.
- 원이 많을 수록 촘촘한 간격으로 초기화 되어있을거고 원의 개수가 적을수록 넓은 간격으로 초기화
- vec2 pos = vec2(-0.8f, 0.3f);
- 지역변수다. 생성자 안에 한꺼번에 써주면 너무 길어져 정신없어져 지역변수 선언함
- new RigidCircle(pos, vel, color, radius, mass)) 깔끔하게 이렇게 넣기 위해…
- 첫번째 공은 무조건 (-0.8f, 0.3f) 이 자리에 위치하게 할거다.
- pos값을 계속 변화시킬거기 떄문에 const 아님. (원들을 각각 다른 위치로 초기화 할거니까)
- 지역변수다. 생성자 안에 한꺼번에 써주면 너무 길어져 정신없어져 지역변수 선언함
- float mass = 1.0f;
- 첫번째 공의 질량값은 1.0f로
- for 문
- 속도, 색상, 반지름
- 이 3개는 공 객체 생성 전에 미리 설정
- 얘네는 초기화 안했으니까 이대로 첫번째 공에 적용할 순 없으니까.
- 랜덤한 속도, 랜덤한 색상, 랜덤한 반지름
- 이 3개는 공 객체 생성 전에 미리 설정
- circles.push_back(new RigidCircle(pos, vel, color, radius, mass));
- 벡터에 공객체를 생성하고 삽입한다.
- pos.x += 2 * radius + interval;
- 다음 공의 중심 좌표는 (원의 지름 + interval) 만큼 이동한 곳으로 설정
- y는 동일하게 0.3f 위치로 초기화 할거라서 x좌표만 업뎃.
- if (i != 0) mass = circles[0]->mass * std::pow(circles[0]->radius / circles[i]->radius, 2);
- 첫번째 공의 질량을 기준으로
- 그 이후의 공부턴 첫번째 공의 반지름과 반지름을 비교하여 다음 공의 질량 결정
- 속도, 색상, 반지름
- const float maximumOfRadius = 0.15f;
- 호출 될 때
- void drawWall()
- 벽을 그리는 함수
- void checkCollision(RigidCircle & rb0, RigidCircle & rb1)
- 두 공의 충돌을 처리하는 함수 !
- 이번 강의에서 배운 두 공의 충돌 처리 코드를 이 함수에 넣음.
- 두 공 객체를 참조 형태로 넘겨 받음.
- void update() override
- Game2D의 update()오버라이딩
- const float dt = getTimeStep() * 0.4f;
- 시간 dt 업뎃
- if (!circles.empty())
- 벡터가 비어있지 않을 때만 아래의 과정을 실행함
- R키 눌러서 벡터가 다 비워지고 났을 때 각 공의 update, draw 함수를 실행하려고 하면 런타임 에러나니까
- circles[i]->update(dt);
- 공의 개수만큼 for문 돌려 시간에 따른 각 공의 위치를 업뎃한다.
- 더불어 각 공의 속도 변화도 처리한다. ( 벽에 부딪칠시, 바닥에 부딪칠시 )
for (int i = 0; i < numberOfCircles - 1; i++) for (int j = i + 1; j < numberOfCircles; j++) checkCollision(*circles[i], *circles[j]); - 공의 개수가 총 4개면 두공의 조합은 \({4\choose{2}}=6\)개가 된다.
- { 1,2 } , { 1,3 }, { 1,4 }, { 2,3 }, { 2,4 }, { 3, 4}
- 이중 for문으로 두공의 모든 조합들의 충돌을 체크하고 처리하기
- checkCollision가 매개변수를 참조로 받기 때문에 (*circles[i], *circles[j]) 간접 참조로 넘긴다.
- circles 벡터는 공 객체를 동적할당 받아 그것을 가리키는 포인터들을 담고 있다.
- checkCollision가 매개변수를 참조로 받기 때문에 (*circles[i], *circles[j]) 간접 참조로 넘긴다.
- circles[i]->draw()
- 공의 개수만큼 for문 돌려 시간에 따른 각 공을 그린다.
- 벡터가 비어있지 않을 때만 아래의 과정을 실행함
- if (isKeyPressedAndReleased(GLFW_KEY_R))
- R키를 누르면
- delete circles[i];
- for문 돌리면서 각 원소들이 가리키는 공 객체 동적 메모리들을 해제 시켜준다.
- circles.clear();
- 벡터를 비운다. 모든 원소를 없앤다.
- 이 과정 안해주면 reset함수 불러와져서 기존 벡터의 뒤에 그대로 또 새로운 공들이 삽입된다. 그래서 입력하는 개수대로 안나옴.
- reset() 함수 불러 새로 시작 !
- 벡터를 비운다. 모든 원소를 없앤다.
- delete circles[i];
- R키를 누르면
- RGB rndColor(int i)
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