c# - 2D 粒子引擎无法处理超过 450 个粒子。为什么？ (新华社)

Question

更新； -将 j=0 更改为 j=i 允许多达 700 个具有平滑帧速率的粒子

我正在尝试用数百个粒子模拟 2D 水，这些粒子的 Vector2 声明了它们的位置，Vector2 声明了它们的速度。

当谈到碰撞检测时，我的程序不喜欢超过 450 个粒子，尽管只使用毕达哥拉斯定理。

下面是主类中的碰撞检测；

        for (int i = 0; i < particleList.Count; i++)
            {
                for (int j = 0; j < particleList.Count; j++)
                {
                    if (distanceBetween(particleList[i].position, particleList[j].position) < reactDistance)
                    {
                        if (particleList[i].position.X > particleList[j].position.X) //x axis
                        {
                            particleList[i].velocity.X += repelSpeed;
                            particleList[j].velocity.X -= repelSpeed;

                            particleList[i].position.X -= attractSpeed;
                            particleList[j].position.X += attractSpeed;
                        }
                        else
                        {
                            particleList[i].velocity.X -= repelSpeed;
                            particleList[j].velocity.X += repelSpeed;

                            particleList[i].position.X += attractSpeed;
                            particleList[j].position.X -= attractSpeed;
                        }

                        if (particleList[i].position.Y > particleList[j].position.Y) //y axis
                        {
                            particleList[i].velocity.Y += repelSpeed;
                            particleList[j].velocity.Y -= repelSpeed;

                            particleList[i].position.Y -= attractSpeed;
                            particleList[j].position.Y += attractSpeed;
                        }
                        else
                        {
                            particleList[i].velocity.Y -= repelSpeed;
                            particleList[j].velocity.Y += repelSpeed;

                            particleList[i].position.Y += attractSpeed;
                            particleList[j].position.Y -= attractSpeed;
                        }
                    }
                }
            }

这里是 distanceBetween(v1, v2) 方法；

        public float distanceBetween(Vector2 a, Vector2 b)
    {
        float xDist, yDist, distTo;
        if (a.X > b.X) //x axis
        {
            xDist = a.X - b.X;
        }
        else
        {
            xDist = b.X - a.X;
        }

        if (a.Y > b.Y) //y axis
        {
            yDist = a.Y - b.Y;
        }
        else
        {
            yDist = b.Y - a.Y;
        }
        distTo = (float)(Math.Sqrt((xDist * xDist) + (yDist * yDist)));
        return distTo;
    }

Vector2.Distance(v1, v2) 不会产生明显的性能变化。

如果您想知道 attractSpeed 究竟是做什么的；这是我尝试收集水的糟糕尝试。我不确定该怎么做。

最终我想要这样的东西:http://grantkot.com/MPM/Liquid.html

Answer 1

虽然有一些性能方面可以改进，但最终，粒子的存储将使任何努力相形见绌。

您的算法是 O(n^2)，对于每个粒子，您再次遍历整个粒子列表。对于 n = 700，这是循环的 700*700 = 490000 执行。此外，许多粒子 i 的检查过于频繁。如果您在 j=i 处开始内部循环，您将获得明显的加速。

然而，这在我看来只是一个创可贴。您应该研究更有效的粒子存储方式，即 Quadtree .

此外，不是为每个距离计算 sqrt，而是将您比较的距离平方:

distTo = (xDist * xDist) + (yDist * yDist);
...

if(distanceBetween(particleList[i].position, particleList[j].position) < reactDistance * reactDistance)

您甚至可以在循环之前预先计算它，这样您就不会每次都有这样的开销。