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假设我有一个带有多个内核的 CPU,我想在其上找到哪些球体正在接触。每个球体相连的任何一组球体(即它们都至少接触该组中的一个球体)称为“组”,将组织成一个 vector ,在下面的示例中称为“group_members” ”。为实现这一目标,我目前正在使用一种相当昂贵的操作,从概念上看是这样的:
vector<Sphere*> unallocated_spheres = all_spheres; // start with a copy of all spheres
vector<vector<Sphere*>> group_sequence; // groups will be collected here
while (unallocated_spheres.size() > 0U) // each iteration of this will represent the creation of a new group
{
std::vector<Sphere*> group_members; // this will store all members of the current group
group_members.push_back(unallocated_spheres.back()); // start with the last sphere (pop_back requires less resources than erase)
unallocated_spheres.pop_back(); // it has been allocated to a group so remove it from the unallocated list
// compare each sphere in the new group to every other sphere, and continue to do so until no more spheres are added to the current group
for (size_t i = 0U; i != group_members.size(); ++i) // iterators would be unsuitable in this case
{
Sphere const * const sphere = group_members[i]; // the sphere to which all others will be compared to to check if they should be added to the group
auto it = unallocated_spheres.begin();
while (it != unallocated_spheres.end())
{
// check if the iterator sphere belongs to the same group
if ((*it)->IsTouching(sphere))
{
// it does belong to the same group; add it and remove it from the unallocated_spheres vector and repair iterators
group_members.push_back(*it);
it = unallocated_spheres.erase(it); // repair the iterator
}
else ++it; // if no others were found, increment iterator manually
}
}
group_sequence.push_back(group_members);
}
有没有人对提高这段代码在挂钟时间方面的效率有什么建议?我的程序花费了很大一部分时间来运行这些循环,如有任何关于如何对其进行结构性更改以提高其效率的建议,我们将不胜感激。
请注意,由于这些是球体,“IsTouching()”是一个非常快速的浮点运算(比较两个球体的位置和半径)。它看起来像这样(注意 x、y 和 z 是球体在欧氏维度中的位置):
// input whether this cell is touching the input cell (or if they are the same cell; both return true)
bool const Sphere::IsTouching(Sphere const * const that) const
{
// Apply pythagoras' theorem in 3 dimensions
double const dx = this->x - that->x;
double const dy = this->y - that->y;
double const dz = this->z - that->z;
// get the sum of the radii of the two cells
double const rad_sum = this->radius + that->radius;
// to avoid taking the square root to get actual distances, we instead compare
// the square of the pythagorean distance with the square of the radii sum
return dx*dx + dy*dy + dz*dz < rad_sum*rad_sum;
}
最佳答案
Does anyone have any suggestions for improving the efficiency of this code in terms of wall time?
改变算法。低级优化对您没有帮助。 (尽管如果将 group_members
移动到 while
循环之外,您将获得非常小的加速)
你需要使用空间划分(bsp-tree, oct-tree)或者sweep and prune算法。
Sweep and prune (维基百科有原始文章的链接,另外你可以谷歌它)可以在单核机器上轻松处理 100000 个移动和潜在碰撞的球体(好吧,只要你不把它们都放在同一个坐标)并且有点比空间分区更容易实现。如果您知道碰撞对象的最大可能大小,扫描和修剪将更适合/更容易实现。
如果你打算使用清除和修剪算法,你应该学习 insertion sort算法。当您处理“几乎”排序的数据时,这种排序算法比几乎任何其他算法都快,扫描和修剪就是这种情况。当然,您还需要一些快速排序或堆排序的实现,但标准库提供了这些。
关于c++ - 如何最有效地对一组球体执行碰撞检测,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/16782117/
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