将数值积分添加到更新其物理状态的对象

时间:2012-08-15 08:23:40

标签: c++ design-patterns numerical-methods

我考虑过这种情况:大致如下的对象:

class PhyisicalObject
{
  private:
  virtual void Update() = 0;
  friend class PhysicsController;
  void DoUpdate() { this->Update(); }
};

有一个名为PhysicsController的控制器类,它通过调用DoUpdate()方法来管理物理对象池的动态。就这个方法而言,这种方法调用Update()函数的重载版本,其中使用数值积分器逐步计算对象位置,速度和加速度。我认为有一个界面暗示这个功能将是一个很好的起点:

class IIntegrator
{
  virtual void opertor() (const vec3& pos, const vec3& vel, vec3& outPos, vec3& outVel);
};

现在继承这个IIntegrator抽象类并提供各种方法的实现是下一步(显式的Euler,RK4,Verlet,Midpoint,Symplectic Euler,也许一些半隐式/ IMEX或隐式的将是优秀的)。问题是我没有清楚地知道如何做以下两件事:

  1. 每个物理对象以不同的方式计算其自身在任何顶点的加速度(考虑到对象由通过弹簧或某种约束对象连接的质点组成)。此函数必须传递给积分器,但它是特定于对象的。可以获得指向非静态方法的指针,但这如何适合IIntegrator接口?

  2. 当对象调用其Update()方法时,幕后发生的事情是使用积分器来提供功能。我想也许会动态切换集成方法。或者至少使用不同的集成器实例化相同类型的对象。对我来说,这听起来像是工厂那样做,对于即时集成商的转换......也许是一种策略模式?在这种情况下,什么解决方案会非常优雅和高效?

1 个答案:

答案 0 :(得分:2)

不涉及实现细节,这里有一些可能适用于您的问题的设计模式

  • 工厂原型分别从文件启动时创建对象,或在运行时克隆它们。
  • 复合这可能用于模拟PhysicalObjects,作为独立对象或由字符串,弹簧或重力连接的集合。
  • 迭代器访问者 PhysicsController可能会使用它来迭代所有物理对象(复合或独立)并对其应用函数。
  • 策略在运行时选择不同的IIntegrator个对象及其集成函数。

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