Класс Segment3d предназначен для представления отрезка в трёхмерном пространстве: class Segment3d { public: Vector3d a, b; Segment3d () {} Segment3d ( const Vector3d & va, const Vector3d & vb ) : a(va), b(vb) {} double qdis ( const Vector3d & p ) const; // квадрат расстояния до точки p double qmod () const { return ::qmod ( b - a ); } // квадрат длины отрезка }; inline bool operator != ( const Segment3d & s1, const Segment3d & s2 ) { return ( s1.a != s2.a ) || ( s1.b != s2.b ); } inline bool operator == ( const Segment3d & s1, const Segment3d & s2 ) { return ( s1.a == s2.a ) && ( s1.b == s2.b ); } inline double norm1 ( const Segment3d & s ) { return norm1 ( s.b - s.a ); } // единичная норма inline double norm2 ( const Segment3d & s ) { return norm2 ( s.b - s.a ); } // квадратичная норма inline double normU ( const Segment3d & s ) { return normU ( s.b - s.a ); } // бесконечная нормаКласс Line3d предназначен для представления прямой в трёхмерном пространстве. Здесь dir - это направление прямой, а point - точка через которую проходит прямая. Функции-члены project и qdis предполают, что 2-норма вектора dir равна единице: class Line3d { public: Vector3d dir; Vector3d point; Line3d () {} Line3d ( const Vector3d & a, const Vector3d & b ) : dir(a), point(b) {} Vector3d project ( const Vector3d & p ) const // проекция точки p на прямую { return point + dir * ( dir * ( p - point ) ); } double qdis ( const Vector3d & p ) const // квадрат расстояния до точки p { return qmod ( p - project ( p ) ); } }; Класс Plane3d предназначен для представления плоскости в трёхмерном пространстве. Вектор norm является нормалью к плоскости ( обычно единичной длины ), а переменная dist - расстоянием от плоскости до центра координат с учётом знака. Плоскость делит пространство на два полупространства, а нормаль указывает какое из них является верхним по отношению к плоскости, а какое нижним ( считаем, что нормаль направлена вверх ). Эти полупространства можно назвать также положительным и отрицательным. Соответственно расстояние от произвольной точки из верхнего полупространства до плоскости будем считать положительным, а из нижнего отрицательным. Оператор % вычисляет такое расстояние. Для всех точек плоскости должно выполняться равенство: norm * point + dist = 0. У класса три конструктора. Первый ничего не делает. Второй строит плоскость по трём точкам с учётом направления обхода. Третий строит плоскость по нормали и расстоянию до центра координат. Оператор унарный минус возвращает плоскость, которая совпадает с исходной, но для которой верх и низ поменялись местами. Операторы += и -= сдвигают плоскость в одну или другую сторону на указанный вектор. Функция-член project возвращает точку на плоскости ближайшую к заданной. Функции-члены mirror возвращают точку или плоскость отражённые относительно this. По поводу операторов ==, != и *= можно сказать то же, что и для векторов. class Plane3d { template <typename T> void mul ( const T & t, ... ) { *this = t ( *this ); } template <typename T> void mul ( const T & t, double d ) { dist *= d; } public: Vector3d norm; double dist; Plane3d () {} Plane3d ( const Vector3d &, const Vector3d &, const Vector3d & ); Plane3d ( const Vector3d & v, const double & d ) : norm ( v ), dist ( d ) {} double operator % ( const Vector3d & v ) const { return norm.x * v.x + norm.y * v.y + norm.z * v.z + dist; } Plane3d operator - () const { return Plane3d ( - norm, - dist ); } template <typename T> Plane3d & operator *= ( const T & t ) { mul ( t, t ); return *this; } Plane3d & operator += ( const Vector3d & p ) { dist -= norm * p; return *this; } Plane3d & operator -= ( const Vector3d & p ) { dist += norm * p; return *this; } Vector3d project ( const Vector3d & v ) const; // Проекция точки на плоскость Vector3d mirror ( const Vector3d & v ) const; // Отражение точки Plane3d mirror ( const Plane3d & p ) const; // Отражение плоскости }; inline bool operator == ( const Plane3d & p1, const Plane3d & p2 ) { return p1.norm == p2.norm && p1.dist == p2.dist; } inline bool operator != ( const Plane3d & p1, const Plane3d & p2 ) { return p1.norm != p2.norm || p1.dist != p2.dist; } Класс Sphere3d предназначен для представления сферы: class Sphere3d { public: double r; // радиус Vector3d o; // центр Sphere3d () {} Sphere3d ( double a, const Vector3d & b ) : r ( a ), o ( b ) {} double volume () const { return 4./3. * M_PI * r * r * r; } // объём }; Класс Ellipse3d предназначен для представления эллипсоидов. Функция-член getAffin3d возвращает аффинное преобразование, которое отображает единичную сферу в данный эллипсоид: class Ellipsoid3d { public: double a, b, c; // полуоси Spin3d spin; // поворот Vector3d o; // центр Affin3d getAffin3d() const { LinTran3d t ( spin ); t.x.x *= a; t.x.y *= b; t.x.z *= c; t.y.x *= a; t.y.y *= b; t.y.z *= c; t.z.x *= a; t.z.y *= b; t.z.z *= c; return Affin3d ( t, o ); } double volume () const { return 4./3. * M_PI * a * b * c; } // объём }; Класс Parallelepiped3d предназначен для представления параллелепипедов: class Parallelepiped3d { public: double a, b, c; // полуоси Spin3d spin; // поворот Vector3d o; // центр double volume () const { return 8 * a * b * c; } // объём }; Класс Cylinder3d предназначен для представления цилиндров: class Cylinder3d { public: double r, h; // радиус и половина высоты Spin3d spin; // поворот Vector3d o; // центр double volume () const { return M_2PI * r * r * h; } // объём }; Класс Cone3d предназначен для представления конусов: class Cone3d { public: double r, h; // радиус основания и половина высоты Spin3d spin; // поворот Vector3d o; // центр double volume () const { return M_2PI/3 * r * r * h; } // объём }; Примеры использования всех этих классов можно посмотреть в приложении DEMO. Описание класса Vector3d находится здесь.Описание классов Spin3d и Conform3d находится здесь. Исходники находятся в файлах vector3d.h, vector3d.cpp. Наверх
|