C/C++課題ネタ07_ベクトル演算クラス(演算子オーバーロード)

main_01.cpp

//==========
// ベクトル演算クラス(演算子オーバーロード)
// 1, Compile
//		g++ -std=c++17 -Wall -Wextra main.cpp
// 2, Run
//		./a.out

#include <math.h>
#include <stdio.h>

#include "Vec2.cpp"

int main(){
	printf("Hello, Vec2!!\n");

	const Vec2 vecA = Vec2(1.0f, 1.0f);
	const Vec2 vecB = Vec2(2.0f, 3.0f);
	printf("vecA: %f, %f\n", vecA.x, vecA.y);
	printf("vecB: %f, %f\n", vecB.x, vecB.y);

	Vec2 vecC = vecA + vecB;
	printf("vecC: %f, %f\n", vecC.x, vecC.y);

	return 0;
}

Vec2.cpp

#include "Vec2.h"

Vec2 Vec2::operator+(const Vec2 &vec) const {

	return Vec2(x + vec.x, y + vec.y);
}

Vec2 &Vec2::operator+=(const Vec2 &vec) {
	x += vec.x;
	y += vec.y;
	return *this;
}

Vec2 Vec2::operator-(const Vec2 &vec) const {

	return Vec2(x - vec.x, y - vec.y);
}

Vec2 &Vec2::operator-=(const Vec2 &vec) {
	x -= vec.x;
	y -= vec.y;
	return *this;
}

Vec2 Vec2::operator*(float num) const {

	return Vec2(x * num, y * num);
}

Vec2 &Vec2::operator*=(float num) {
	x *= num;
	y *= num;
	return *this;
}

Vec2 Vec2::operator/(float num) const {

	return Vec2(x / num, y / num);
}

Vec2 &Vec2::operator/=(float num) {
	x /= num;
	y /= num;
	return *this;
}

// purpose:呼び出しベクトルの正規化。これによって呼び出しベクトルが変わる
// input:無し
// output:無し
Vec2 Vec2::normalize() const {

	float mag = magnitude();
	return Vec2(x / mag, y / mag);
}

// purpose:ベクトルの大きさを計算
// input:none
// output:ベクトルの大きさ
float Vec2::magnitude() const {

	return sqrtf(x * x + y * y);
}

// purpose:2つのベクトルの内積
// input:vec 呼び出しベクトルを内積するベクトル
// output:2つのベクトルを内積した値
float Vec2::dot(const Vec2 &vec) const {

	return (x * vec.x + y * vec.y);
}

// purpose:2つのベクトルの外積
// input:vec 呼び出しベクトルを外積するベクトル
// output:2つのベクトルを内積した値
float Vec2::cross(const Vec2 &vec) const {

	return (x * vec.y - y * vec.x);
}

// purpose:2つのベクトルのなす角(-3.14 ~ +3.14)
// input:vec 対象のベクトル
// output:2つのベクトルのなす角
float Vec2::radian(const Vec2 &vec) const {

	Vec2 vA = normalize();
	Vec2 vB = vec.normalize();
	return atan2f(vA.cross(vB), vA.dot(vB));
}

// purpose:2つのベクトルのなす角(-180.0 ~ +180.0)
// input:vec 対象のベクトル
// output:2つのベクトルのなす角
float Vec2::degree(const Vec2 &vec) const {

	return radian(vec) * RAD_TO_DEG;
}

// purpose:2つのベクトル(vecIからvecFまで移動する)の平均速度(interval時間)
// input:vecA, vecB 対象ベクトル
// output:新しく出来た平均速度ベクトル
Vec2 Vec2::getAverageVelocity(const Vec2 &vecI, const Vec2 &vecF, float interval) {

	Vec2 vec = Vec2(vecF.x - vecI.x, vecF.y - vecI.y);
	vec = vec * (1 / interval);
	return vec;
}

// purpose:初速度、加速度、時間が与えられた時、最終速度を計算する
// velI:初速度
// accel:加速度
// time:時間
float Vec2::getSpeedIAT(float velI, float accel, float time) {

	return velI + accel * time;
}

// purpose:初速度、最終速度、時間が与えられた時、位置の変化を計算する
// velI:初速度
// velF:最終速度
// time:時間
float Vec2::getDistanceIFT(float velI, float velF, float time) {

	return (velI + velF) * 0.5f * time;
}

// purpose:初速度、加速度、時間が与えられた時、位置の変化を計算する
// velI:初速度
// accel:加速度
// time:時間
float Vec2::getDistanceIAT(float velI, float accel, float time) {

	return velI * time + 0.5f * accel * time * time;
}

// purpose:初速度、加速度、時間が与えられた時、位置の変化を計算する
// velI:初速度
// accel:加速度
// time:時間
float Vec2::getAccelIDT(float velI, float distance, float time) {

	return (distance - velI * time) * 2 / (time * time);
}

Vec2.h

#ifndef _VEC2_H_
#define _VEC2_H_

//==========
// Define
#ifndef PI
#define PI         3.141592653f
#endif

#ifndef RAD_TO_DEG
#define RAD_TO_DEG 57.29577951f
#endif

#ifndef DEG_TO_RAD
#define DEG_TO_RAD 0.017453293f
#endif

//==========
// C++
#include <math.h>

class Vec2 {

public:

	float x, y;

public:

	Vec2(float x = 0.0f, float y = 0.0f) : x(x), y(y) {};

	~Vec2() {};

	Vec2 operator+(const Vec2 &vec) const; // 和

	Vec2 operator-(const Vec2 &vec) const; // 差

	Vec2 operator*(const float num) const; // 積

	Vec2 operator/(const float num) const; // 商

	Vec2 &operator+=(const Vec2 &vec);
	
	Vec2 &operator-=(const Vec2 &vec);
	
	Vec2 &operator*=(const float num);
	
	Vec2 &operator/=(const float num);

	Vec2 normalize() const;                // 正規化

	float magnitude() const;               // スカラー

	float dot(const Vec2 &vec) const;      // 内積

	float cross(const Vec2 &vec) const;    // 外積

	float radian(const Vec2 &vec) const;   // 角度(ラジアン)

	float degree(const Vec2 &vec) const;   // 角度(デグリ)

	// 平均速度を算出
	static Vec2 getAverageVelocity(const Vec2 &vecA, const Vec2 &vecB, float interval);

	// 最終速度を算出
	static float getSpeedIAT(float velI, float accel, float time);

	// 位置の変化を算出
	static float getDistanceIFT(float velI, float velF, float time);

	// 位置の変化を算出
	static float getDistanceIAT(float velI, float accel, float time);

	// 加速度を算出
	static float getAccelIDT(float velI, float distance, float time);
};

#endif // _VEC2_H_