The Nature of Code閱讀心得與Python實作:1.6 Normalizing Vectors

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘

向量的正規化,是指在不改變向量方向的情況下,讓它的長度變成1,也就是變成單位向量(unit vector)。

要找出向量u的單位向量,記做,其實挺簡單的,計算方式為

= u / ‖u‖ 

稍微計算一下,就可以知道‖‖=1。

在pygame中,可以使用normalize()來做向量的正規化。

在做向量的正規化時,由於要除以向量的長度,所以長度為0的向量,也就是零向量,是沒辦法正規化的。因此,在寫程式的時候,必須先排除零向量的情況,然後才能進行向量正規化。例如,要做向量vec的正規化時,可以這樣寫:

unit_vec = vec.normalize() if vec.length() > 0 else 0*vec

這樣子,如果vec是零向量,就不會進行正規化,而直接把單位向量設定成零向量。要注意的是,視vec是二維或三維向量而定,程式中的0*vec也可以寫成pygame.Vector2(0, 0)pygame.Vector3(0, 0, 0)。寫成0*vec的好處,在於可以不需要多費心去注意vec是二維或三維向量,最後得到的,一定會是和vec有相同維度的零向量。

接下來的這個例子,是由畫面中心點,沿著滑鼠游標位置的方向,畫出長度為50的向量。不管滑鼠游標如何移動改變位置,向量的長度都固定為50。

Example 1.6: Normalizing a Vector

raw-image
# python version 3.10.9
import sys

import pygame # version 2.3.0


pygame.init()

pygame.display.set_caption("Example 1.6: Normalizing a Vector")

BLACK = (0, 0, 0)
GRAY = (180, 180, 180)
WHITE = (255, 255, 255)

screen_size = WIDTH, HEIGHT = 640, 360
screen = pygame.display.set_mode(screen_size)

FPS = 60
frame_rate = pygame.time.Clock()

center = pygame.Vector2(WIDTH//2, HEIGHT//2)

while True:
for event in pygame.event.get():
if event.type == pygame.QUIT:
pygame.quit()
sys.exit()

screen.fill(WHITE)

mouse = pygame.Vector2(pygame.mouse.get_pos())

pygame.draw.line(screen, GRAY, center, mouse, 3)

# 計算向量及其單位向量,如果向量是零向量,則不進行正規化,並將單位向量設為零向量
vec = mouse - center
unit_vec = vec.normalize() if vec.length() > 0 else 0*vec

# 畫長度為50的向量
endpoint = center + 50*unit_vec
pygame.draw.line(screen, BLACK, center, endpoint, 10)

pygame.display.update()
frame_rate.tick(FPS)


留言
avatar-img
留言分享你的想法!
avatar-img
ysf的沙龍
15會員
143內容數
寫點東西自娛娛人
ysf的沙龍的其他內容
2024/07/16
介紹以物件導向的方式,以向量來實作物體運動的模擬程式。
2024/07/16
介紹以物件導向的方式,以向量來實作物體運動的模擬程式。
2024/07/15
介紹如何在模擬物體運動時,引入加速度這個物理量。
2024/07/15
介紹如何在模擬物體運動時,引入加速度這個物理量。
2024/07/05
2024/07/05
看更多
你可能也想看
Thumbnail
「欸!這是在哪裡買的?求連結 🥺」 誰叫你太有品味,一發就讓大家跟著剁手手? 讓你回購再回購的生活好物,是時候該介紹出場了吧! 「開箱你的美好生活」現正召喚各路好物的開箱使者 🤩
Thumbnail
「欸!這是在哪裡買的?求連結 🥺」 誰叫你太有品味,一發就讓大家跟著剁手手? 讓你回購再回購的生活好物,是時候該介紹出場了吧! 「開箱你的美好生活」現正召喚各路好物的開箱使者 🤩
Thumbnail
介紹朋友新開的蝦皮選物店『10樓2選物店』,並分享方格子與蝦皮合作的分潤計畫,註冊流程簡單,0成本、無綁約,推薦給想增加收入的讀者。
Thumbnail
介紹朋友新開的蝦皮選物店『10樓2選物店』,並分享方格子與蝦皮合作的分潤計畫,註冊流程簡單,0成本、無綁約,推薦給想增加收入的讀者。
Thumbnail
當你邊吃粽子邊看龍舟競賽直播的時候,可能會順道悼念一下2300多年前投江的屈原。但你知道端午節及其活動原先都與屈原毫無關係嗎?這是怎麼回事呢? 本文深入探討端午節設立初衷、粽子、龍舟競渡與屈原自沉四者。看完這篇文章,你就會對端午、粽子、龍舟和屈原的四角關係有新的認識喔。那就讓我們一起解開謎團吧!
Thumbnail
當你邊吃粽子邊看龍舟競賽直播的時候,可能會順道悼念一下2300多年前投江的屈原。但你知道端午節及其活動原先都與屈原毫無關係嗎?這是怎麼回事呢? 本文深入探討端午節設立初衷、粽子、龍舟競渡與屈原自沉四者。看完這篇文章,你就會對端午、粽子、龍舟和屈原的四角關係有新的認識喔。那就讓我們一起解開謎團吧!
Thumbnail
模擬世界是我們寫程式造出來的,我們就是模擬世界的主宰,所以各種作用力要長什麼樣子、要怎麼個作用法,都由我們決定。不過,如果希望這些作用力看起來像真實世界的作用力一樣,那在寫程式的時候,套用這些作用力在真實世界中的物理公式,會是比較省時省力的做法。
Thumbnail
模擬世界是我們寫程式造出來的,我們就是模擬世界的主宰,所以各種作用力要長什麼樣子、要怎麼個作用法,都由我們決定。不過,如果希望這些作用力看起來像真實世界的作用力一樣,那在寫程式的時候,套用這些作用力在真實世界中的物理公式,會是比較省時省力的做法。
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.4 函算語法 1.4.1 語法範疇理論導論 七 指派範疇是第一步, 第二步是設定推導規則。 推導規則的作用是對某一給定的表式63 進行判定,看它是否一個貫通的表式(或詞構)。就上述英語例句而言,我們只需一個簡單的單向通則 (general rule)﹕6
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.4 函算語法 1.4.1 語法範疇理論導論 七 指派範疇是第一步, 第二步是設定推導規則。 推導規則的作用是對某一給定的表式63 進行判定,看它是否一個貫通的表式(或詞構)。就上述英語例句而言,我們只需一個簡單的單向通則 (general rule)﹕6
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.2 函數概念小史 1.2.1 中譯的來源 1.2.2 一個速度問題 1.2.3 幾何的方法 1.2.4 微積分的記法 1.2.5 弦的振動 1.2.6 熱的傳導 1.2.7 十九世紀的尾聲 三 必須說一下波希米亞數學家/邏輯學家/哲學家/神學
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.2 函數概念小史 1.2.1 中譯的來源 1.2.2 一個速度問題 1.2.3 幾何的方法 1.2.4 微積分的記法 1.2.5 弦的振動 1.2.6 熱的傳導 1.2.7 十九世紀的尾聲 三 必須說一下波希米亞數學家/邏輯學家/哲學家/神學
Thumbnail
這一節談的是向量的定義,以及如何運用向量來建立模擬物體運動時,關於位置和速度間的關係式。
Thumbnail
這一節談的是向量的定義,以及如何運用向量來建立模擬物體運動時,關於位置和速度間的關係式。
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.2 函數概念小史 1.2.1 中譯的來源 1.2.2 一個速度問題 1.2.3 幾何的方法 1.2.4 微積分的記法 1.2.5 弦的振動 五 特朗貝爾依循當時數學界對函數的普遍理解,視「函數」為任一分析式。 但這時的歐拉宣稱函數不必是正常意義下的
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.2 函數概念小史 1.2.1 中譯的來源 1.2.2 一個速度問題 1.2.3 幾何的方法 1.2.4 微積分的記法 1.2.5 弦的振動 五 特朗貝爾依循當時數學界對函數的普遍理解,視「函數」為任一分析式。 但這時的歐拉宣稱函數不必是正常意義下的
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.2 函數概念小史 1.2.1 中譯的來源 1.2.2 一個速度問題 1.2.3 幾何的方法 1.2.4 微積分的記法 1.2.5 弦的振動 三 1755年,歐拉改變了主意,在《微分學原理》(Institutiones calculi differen
Thumbnail
1.0 從函數到函算語法 1.2 函數概念小史 1.2.1 中譯的來源 1.2.2 一個速度問題 1.2.3 幾何的方法 1.2.4 微積分的記法 1.2.5 弦的振動 三 1755年,歐拉改變了主意,在《微分學原理》(Institutiones calculi differen
Thumbnail
直觀理解 導數:考慮的是單一變數的函數,描述的是函數在某點的斜率或變化率。 偏導數:考慮的是多變數函數,描述的是函數在某個變數變化時的變化率,其他變數保持不變。  (針對各維度的調整 或者稱變化 你要調多少) 應用 導數:在物理學中應用廣泛,例如描述速度和加速度。 偏導數:在多變量分析、優
Thumbnail
直觀理解 導數:考慮的是單一變數的函數,描述的是函數在某點的斜率或變化率。 偏導數:考慮的是多變數函數,描述的是函數在某個變數變化時的變化率,其他變數保持不變。  (針對各維度的調整 或者稱變化 你要調多少) 應用 導數:在物理學中應用廣泛,例如描述速度和加速度。 偏導數:在多變量分析、優
追蹤感興趣的內容從 Google News 追蹤更多 vocus 的最新精選內容追蹤 Google News