python 判断两个物体接触-CFANZ编程社区

Python 判断两个物体接触的简单实现

在计算机图形学和物理模拟中，判断两个物体是否接触是一个基本而重要的课题。这种判断在游戏开发、机器人导航以及物理引擎中得到了广泛应用。本文将通过 Python 语言探讨如何简单地判断两个物体是否接触，提供一个代码示例，并且讨论一些相关的实现细节。

1. 接触的定义

在计算机视觉和物理模拟中，"接触"通常指的是两个物体在空间上的交集或重叠。在最简单的情况下，我们可以假设物体是矩形或圆形。根据物体的形式，接触的判断方法可能会有所不同。

1.1 矩形接触

对于矩形，我们可以利用其左上角和右下角的坐标来表示。两个矩形接触的条件是：

一个矩形的右边在另一个矩形的左边的左边
一个矩形的下边在另一个矩形的上边的上边

1.2 圆形接触

对于圆形，我们通常只需判断两个圆的中心距离是否小于它们半径之和：

距离 < 半径1 + 半径2

2. 使用Python判断接触

接下来我们将实现一个简单的 Python 类，包含判断矩形和圆形接触的方法。

2.1 类图

在代码实现之前，我们先看一下类图。我们将创建一个简单的 Shape 基类以及两个派生类 Rectangle 和 Circle。

classDiagram
    class Shape {
        <<interface>>
        +is_contact(other: Shape) bool
    }
    class Rectangle {
        -x1: float
        -y1: float
        -x2: float
        -y2: float
        +is_contact(other: Shape) bool
    }
    class Circle {
        -center_x: float
        -center_y: float
        -radius: float
        +is_contact(other: Shape) bool
    }
    Shape <|-- Rectangle
    Shape <|-- Circle

2.2 代码实现

接下来，我们将根据上述类图编写代码示例。

import math

class Shape:
    def is_contact(self, other):
        raise NotImplementedError("This method should be overridden by subclasses")

class Rectangle(Shape):
    def __init__(self, x1, y1, x2, y2):
        self.x1 = x1
        self.y1 = y1
        self.x2 = x2
        self.y2 = y2

    def is_contact(self, other):
        if isinstance(other, Rectangle):
            # 矩形接触判断
            return not (self.x1 > other.x2 or self.x2 < other.x1 or 
                        self.y1 > other.y2 or self.y2 < other.y1)
        elif isinstance(other, Circle):
            # 矩形与圆接触判断
            closest_x = max(self.x1, min(other.center_x, self.x2))
            closest_y = max(self.y1, min(other.center_y, self.y2))
            distance_x = closest_x - other.center_x
            distance_y = closest_y - other.center_y
            return (distance_x ** 2 + distance_y ** 2) < (other.radius ** 2)

class Circle(Shape):
    def __init__(self, center_x, center_y, radius):
        self.center_x = center_x
        self.center_y = center_y
        self.radius = radius

    def is_contact(self, other):
        if isinstance(other, Circle):
            # 圆形接触判断
            distance = math.sqrt((self.center_x - other.center_x) ** 2 +
                                 (self.center_y - other.center_y) ** 2)
            return distance < (self.radius + other.radius)
        elif isinstance(other, Rectangle):
            # 圆与矩形的接触判断
            return other.is_contact(self)

# 示例使用
rect1 = Rectangle(0, 0, 4, 4)
rect2 = Rectangle(3, 3, 6, 6)
circle = Circle(2, 2, 1)

print("Rectangles in contact:", rect1.is_contact(rect2)) # True
print("Rectangle and Circle in contact:", rect1.is_contact(circle)) # True
print("Circles in contact:", circle.is_contact(Circle(3, 3, 1))) # True