物理数据类型

Question

我目前正在设计一个涉及一些物理的程序（没什么太花哨的，几个球互相碰撞）

在 C# 中，我可以用来表示位置（没有离散跳跃的感觉）的最精确的数据类型是什么？

另外，在 t 和 t+1 之间我能得到的最小时间是多少？一勾？

编辑：澄清：C#中最小的时间单位是什么？ [TimeSpan].Tick?

Answer 1

在.Net中 decimal 将是您可以用于定位的最精确的数据类型。我只想为这个职位写一个课程：

public class Position
{
    decimal x;
    decimal y;
    decimal z;
}

至于时间，你的处理器无法给你任何小于一滴答的时间。

听起来是一个有趣的项目！祝你好运！

Answer 2

Decimal 数据类型虽然精确，但可能不是最佳选择，具体取决于您想要执行的操作。一般来说，Direct3D 和 GPU 使用 32 位浮点数和 3 向量（总共 96 位）来表示 x、y、z 中的位置。

这通常会提供足够的精度，除非您需要在同一个“世界”中混合大规模（行星）和微观水平（篮球）。

不使用小数的原因可能是大小（大 4 倍）、速度（慢几个数量级）和没有可用的三角函数（AFAIK）。

在 Windows 上， 查询性能计数器 API函数将为您提供最高分辨率的时钟，并且 查询性能频率 计数器的频率。我相信其他评论中描述的秒表将其包装在 .net 类中。

Answer 3

除非你从事的是火箭科学，否则小数就太过分了。尽管它可能会为您提供更精确的位置，但它不一定会为您提供更精确的（例如）速度，因为它是定点数据类型，因此限制范围比浮点或双精度要小得多。

使用浮动，但要打开门以移动到双倍，以防精度出现问题。

Answer 4

我会使用向量数据类型。就像在物理学中一样，当你想要模拟物体的运动时，你可以使用向量。用一个 向量2 或者 XNA 中的 Vector3 类 框架或滚动你的 自己的 Vector3 结构 来代表立场。Vector2 用于 2D，Vector3 用于 3D。

时间跨度 结构体或 跑表 class 将是您计算时间变化的最佳选择。如果我必须推荐的话，我会使用秒表。

Answer 5

我认为您应该能够毫无问题地使用 Decimal 数据类型。它具有最高精度。然而，双精度数据类型应该没问题。

是的，刻度是我所知道的最小的（使用 System.Diagnostics.Stopwatch 类）。

Answer 6

我不确定我是否理解你的最后一个问题，你能澄清一下吗？

编辑：

我可能仍然不明白，但您可以使用任何您想要的类型（例如，双精度）来表示时间（如果您真正想要的是表示物理问题的时间离散化，在这种情况下，刻度线无关紧要）。对于大多数物理问题，双精度就足够了。

刻度是使用机器测量时间时可以达到的最佳精度。

Answer 7

对于模拟，您可能最好在无量纲时间中使用小数/双精度（与位置相同的类型），然后将其从/转换为对输入/输出有意义的东西。否则，当您移动物体时，您将执行大量的强制转换操作。您也可以通过这种方式获得任意精度，因为您可以根据需要选择时间刻度的大小。

Answer 8

嘿，Juan，我建议您按照其他几个人的建议使用 Vector3 类，因为它很容易使用，最重要的是 - 支持您需要的所有操作（如加法、乘法、矩阵乘法等...），而无需实现你自己吧。如果您对如何继续有任何疑问 - 继承它，在稍后阶段您可以随时更改内部实现，或断开与 vector3 的连接。

另外，不要使用比浮点更准确的东西 - 如今所有处理器运行得足够快，可以比整数更准确（除非它是用于移动的，否则即使在那里...）使用少于浮点最终以跳高的旋转和翻译，尤其是如果您计划使用超过单个矩阵/四元素乘法。