在 C# 中模拟重力：我的方法或实现出错？

Question

我正在尝试制作一个简单的 2D 物理引擎。引擎将重力定义为 90 度（垂直向下）的 10 个单位。在宇宙中，存在物理实体，每个实体都具有由速度和方向组成的速度。每次实体更新时，我都会将重力向量添加到每个实体的速度向量中。

如果实体静止或平行于重力矢量移动，它会掉下来，否则它会工作一半。我的意思是，假设物体在表面上方 45 度角拍摄，它会上升，弯曲到顶点，然后继续平行于表面。重力似乎会随着它的上升而改变速度，但不会使物体再次落下。

我想知道我解决这个问题的方法是否有问题，或者我的解决方案在代码中的实现是否有问题。

更新功能：

public static void UpdateAll()
    {

        foreach (var entity in Entities)
        {
            entity.Velocity.AddVector(Universe.Gravity.Speed, Universe.Gravity.Direction);
        }

        var iterator = 1;
        foreach (var entity in Entities)
        {

            for (var index = iterator; index < Entities.Count; index++)
            {
                //Collision Detection
            }

            entity.Update();

            iterator++;
        }
    }

添加向量函数：

public void AddVector(float speed, int direction)
    {
        var radiansA = Angles.DegreesToRadians(SetDirection);
        var radiansB = Angles.DegreesToRadians(direction);

        var vAx = SetSpeed * (float) Math.Cos(radiansA);
        var vAy = SetSpeed * (float) Math.Sin(radiansA);
        var vBx = speed * (float) Math.Cos(radiansB);
        var vBy = speed * (float) Math.Sin(radiansB);

        var magX = vAx + vBx;
        var magY = vAy + vBy;

        var magnitude = (float) Math.Sqrt(Math.Pow(magX, 2) + Math.Pow(magY, 2));

        var theta = Angles.RadiansToDegrees((float) Math.Atan2(magY, magX));

        SetSpeed = magnitude;
        SetDirection = theta;
    }

编辑：我删除了一些 cmets 建议的 if 语句，但结果仍然相同。

已解决：在 cmets 中指出了代码错误，我更新了 add 函数以反映所需的更改。

Answer 1

不确定为什么需要测试方向。无论物体如何移动，都应添加重力矢量。如果它向上移动，它会放慢速度。如果它向下移动，它会加速。如果它水平移动或根本不移动，它将开始下降。无论如何，这是通过添加重力矢量来实现的。

速度也应该是一个向量。它应该有一个 x 和一个 y 分量。那么所有这些“方向”的东西都可以被丢弃。因此，到处使用由 x 和 y 定义的向量。然后，所有速度计算都将简化为简单的矢量加法。这使得所有数学运算都比使用角度简单得多。

public struct Vector
{
    public Vector(int x, int y)
    {
        this.X = x;
        this.Y = y;
    }

    public int X { get; }
    public int Y { get; }

    public static Vector operator +(Vector a, Vector b)
    {
        return new Vector(a.X + b.X, a.Y + b.Y);
    }

    public float Magnitude
    {
        get
        {
            int d = X * X + Y * Y;
            if (d == 1 || d == 0) {
                return d;
            } else {
                return (float)Math.Sqrt(d);
            }
        }
    }

    public override string ToString()
    {
        return $"Vector({X}, {Y})";
    }
}

也无需计算每次速度变化后的幅度和角度。当您需要从适当的属性中获取这些值时，只需从向量中获取这些值。 （只是添加了一个 Magnitude 属性作为示例）

Vector speed, gravity;
...
//Calculate new speed: 
speed += gravity;

另一个有用的运算符重载是向量乘以常数

public static Vector operator *(double c, Vector a)
{
    return new Vector((int)Math.Round(c * a.X), (int)Math.Round(c * a.Y));
}