Python程式:檢查兩個球體在3D空間中是否可以透過加速而相遇


假設有兩個球體,其半徑分別為r1和r2。它們位於(x1, y1, z1)和(x2, y2, z2)座標處。它們的加速度值分別為(ax1, ay1, az1)和(ax2, ay2, az2)。我們必須檢查如果這兩個球體以給定的加速度移動,它們是否會在3D空間中相遇。

因此,如果輸入類似於r1 = 1,r2 = 2,pos1 = (0, 0, 0),acc1 = (100,0,0),pos2 = (4, 0, 0),acc2 = (0,0,0),則輸出為True,因為第二個球體沒有加速度,所以它不會移動,但第一個球體將在x方向上移動,因此它們會碰撞。

為了解決這個問題,我們將遵循以下步驟:

  • px := pos1[0] - pos2[0]
  • py := pos1[1] - pos2[1]
  • pz := pos1[2] - pos2[2]
  • ax := acc1[0] - acc2[0]
  • ay := acc1[1] - acc2[1]
  • az := acc1[2] - acc2[2]
  • da := ax * ax + ay * ay + az * az
  • dp := px * px + py * py + pz * pz
  • co := ax * px + ay * py + az * pz
  • x := 0.0
  • 如果da不等於0,則
    • x := - co / da
  • x := max(x, 0)
  • dis := sqrt(da * x * x + 2 * co * x + dp)
  • 如果dis <= r1 + r2,則
    • 返回True
  • 否則返回False

示例

讓我們看看下面的實現以更好地理解:

def solve(r1, r2, pos1, acc1, pos2, acc2):
   px, py, pz = pos1[0] - pos2[0], pos1[1] - pos2[1], pos1[2] - pos2[2]
   ax, ay, az = acc1[0] - acc2[0], acc1[1] - acc2[1], acc1[2] - acc2[2]
   da = (ax * ax + ay * ay + az * az)
   dp = (px * px + py * py + pz * pz)
   co = (ax * px + ay * py + az * pz)

   x = 0.0
   if da != 0:
      x = - co / da
   x = max(x, 0)
   dis = (da * x * x + 2 * co * x + dp) ** 0.5
   if dis <= r1 + r2:
      return True
   else:
      return False

r1 = 1
r2 = 2
pos1 = (0, 0, 0)
acc1 = (100,0,0)
pos2 = (4, 0, 0)
acc2 = (0,0,0)
print(solve(r1, r2, pos1, acc1, pos2, acc2))

輸入

1, 2, (0, 0, 0), (100,0,0), (4, 0, 0), (0,0,0)

輸出

False

更新於:2021年10月11日

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