在 0 到 360 之间标准化方向

Question

我正在研究一个简单的旋转例程，它将对象旋转标准化为 0 到 360 度。我的 C# 代码似乎可以正常工作，但我对它并不完全满意。任何人都可以改进下面的代码使其更加健壮吗？

public void Rotate(int degrees)
    {
        this.orientation += degrees;

        if (this.orientation < 0)
        {
            while (this.orientation < 0)
            {
                this.orientation += 360;
            }
        }
        else if (this.orientation >= 360)
        {
            while (this.orientation >= 360)
            {
                this.orientation -= 360;
            }
        }
    }

Answer 1

使用模运算：

this.orientation += degrees;

this.orientation = this.orientation % 360;

if (this.orientation < 0)
{
    this.orientation += 360;
}

Answer 2

这是一个标准化到任何范围的方法。 用于在 [-180,180]、[0,180] 或 [0,360] 之间进行归一化。

（虽然它在 C++ 中）

// Normalizes any number to an arbitrary range 
// by assuming the range wraps around when going below min or above max 
double normalize( const double value, const double start, const double end ) 
{
  const double width       = end - start   ;   // 
  const double offsetValue = value - start ;   // value relative to 0

  return ( offsetValue - ( floor( offsetValue / width ) * width ) ) + start ;
  // + start to reset back to start of original range
}

对于整数

// Normalizes any number to an arbitrary range 
// by assuming the range wraps around when going below min or above max 
int normalize( const int value, const int start, const int end ) 
{
  const int width       = end - start   ;   // 
  const int offsetValue = value - start ;   // value relative to 0

  return ( offsetValue - ( ( offsetValue / width ) * width ) ) + start ;
  // + start to reset back to start of original range
}

所以基本相同，但没有地板。 我个人使用的版本是适用于所有数字类型的通用版本，它还使用了重新定义的地板，在整数类型的情况下不做任何事情。

Answer 3

这可以简化为以下内容。

public void Rotate (int degrees) {
    this.orientation = (this.orientation + degrees) % 360;
    if (this.orientation < 0) this.orientation += 360;
}

C# 遵循与 C 和 C++ 相同的规则，angle % 360 将为您提供介于 -359 和 359 之间的任何整数值。然后第二行是确保它在0 到359 的范围内。

如果你想变得“聪明”，你可以把它写成一行：

this.orientation = (this.orientation + (degrees % 360) + 360) % 360;

这将在所有情况下保持积极，但对于保存一行代码来说这是一种令人讨厌的黑客行为，所以我不会这样做，但我会解释一下。

从degrees % 360 你会得到一个介于-359 和359 之间的数字。添加360 会将范围修改为1 和719 之间。如果orientation 已经是正数，添加它可以保证它仍然是正数，最后的% 360 会将它带回到0 到359 的范围内。

最少，您可以简化代码，因为ifs 和whiles 可以组合使用。例如，这两行条件的结果总是相同，因此你不需要周围的if：

if (this.orientation < 0) {
   while (this.orientation < 0) {

因此，为此，您可以这样做：

public void Rotate (int degrees) {
    this.orientation += degrees;
    while (this.orientation <   0) this.orientation += 360;
    while (this.orientation > 359) this.orientation -= 360;
}

但我仍然会选择模数版本，因为它避免了潜在的昂贵循环。

当用户输入 360,000,000,000 进行轮换时（相信我，他们会这样做）然后发现他们必须在你的代码逐渐消失时吃早午餐时，这一点很重要 :-)

Answer 4

我更喜欢避免循环、条件、任意偏移 (3600) 和 Math.____() 调用：

var degrees = -123;
degrees = (degrees % 360 + 360) % 360;
// degrees: 237

Answer 5

重新定位圆形值的公式，即保持角度在 0 到 359 之间是：

angle + Math.ceil( -angle / 360 ) * 360

平移角度方向的通用公式可以是：

angle + Math.ceil( (-angle+shift) / 360 ) * 360

其中 shift 的值表示循环移位，例如我想要 -179 到 180 之间的值，那么它可以表示为： 角度 + Math.ceil( (-angle-179) / 360 ) * 360

Answer 6

我在 AS3 中快速模拟了这个，但应该可以工作（你可能需要 += 角度）

private Number clampAngle(Number angle)
{
    return (angle % 360) + (angle < 0 ? 360 : 0);
}

Answer 7

我建议使用单独的函数来标准化角度 - 这是一种更清洁的解决方案。

public static float NormalizeEulerAngle(float angle){
    var normalized = angle % 360;
    if(normalized < 0)
        normalized += 360;
    return normalized;
}

小提琴证明此类功能按预期工作：https://dotnetfiddle.net/Vh4CUa

然后你可以像这里一样使用它：

public void Rotate(int degrees){
    orientation = NormalizeEulerAngle(orientation + degrees);
}

Answer 8

添加 360 度的任意倍数，您可能的输入值可能在其之间（使其高于零），然后将剩余的部分与 % 一起取，如下所示

angle = 382;
normalized_angle = (angle+3600) %360;
//result = 22

上述情况可以将输入角度降至 -3600。您可以添加任意高的数字（360 的倍数），以使输入值首先变为正数。

通常在动画期间，您之前的帧/步值可能已经被上一步标准化，因此您只需添加 360 度即可：

normalized_angle = (angle+360) %360;

Answer 9

将角度（度）标准化为区间 [0, 360> 时派上用场的功能：

float normalize_angle(float angle)
{
    float k = angle;

    while(k < 0.0)
        k += 360.0;
    while(k >= 360.0)
        k -= 360.0;
    return k;
}