C语言实现极简物理引擎（一）：小球自由落体

目录

目标

开发环境

基本函数

        头文件

        光标定位函数 gotoxy 

        光标隐藏函数 hideCursor

绘制背景和小球

        绘制背景

        绘制小球

        效果

模拟自由落体

        边界检测

        物理模拟

主函数

完整代码

最终效果

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目标

        熟悉控制台输出的基本函数

        使用控制台实现小球的自由落体模拟

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开发环境

        本项目在Dev-C++环境下开发

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基本函数

头文件

        在项目开始之前，我们需要引入几个必要的头文件

#include
#include
#include
#include 

光标定位函数 gotoxy

        功能：将控制台光标跳转到指定位置（不是鼠标）

void gotoxy(int x,int y){
    HANDLE handle = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);  // 获取标准输出设备句柄
    COORD pos={x,y};  // 坐标位置
    SetConsoleCursorPosition(handle,pos);  // 设置控制台光标位置
}

        使用方法：调用 goto(x, y) 即可将光标移动到控制台 (x, y) 位置处

光标隐藏函数 hideCursor

        功能：隐藏控制台中的光标（防止连续输出时光标闪烁）

void hideCursor(){
    CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info={1,0};  // 0表示隐藏光标
    SetConsoleCursorInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE),&cursor_info);
}

        使用方法：在主函数中调用 hideCursor() 

        以上函数的实现过于高级，无需深入理解记忆，用到时直接复制粘贴即可。

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绘制背景和小球

绘制背景

        为了模拟小球的自由落体，我们首先需要绘制一个25x25的方形区域作为场景

#define MAX_SIZE 25

void drawBackground(){
	for(int x=0;x

绘制小球

        接下来，我们在场景中添加一个小球

void drawBall(int x,int y){
	gotoxy(2*x,y);  // 考虑字符长宽比为2:1，x坐标需乘以2
	printf("球");
}

效果

        drawBackground( ); drawBall(2, 2);

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模拟自由落体

边界检测

        我们需要确保小球在运动过程中不会超出预定的边界

bool checkBoundary(double x,double y){
	if(x<=0 || x>=MAX_SIZE-1 || y<=0 || y>=MAX_SIZE-1)
		return true;
	else return false;
}

物理模拟

        我们将使用自由落体公式来更新小球的位置，并在控制台中显示其运动轨迹。

        设置刷新时间（单位：ms）

#define REFRESH_TIME 0.01;

        模拟自由落体

void simulateFreeFall(double x,double y,double vx,double vy,double g){
    // x,y: 初始位置    vx,vy:初速度    g:重力加速度
    double t = 0;  // 时间变量
	while(true){
    	drawBall((int)x,(int)y);
    	Sleep(REFRESH_TIME*1000);
    	x = x + vx*t;
    	y = y + vy*t + 0.5*g*t*t;  // 根据物理定律计算x,y
    	t += REFRESH_TIME;  // 时间递增
    	if(checkBoundary(x,y)){  // 边界检测
    		getchar();
    		break;
		};
	}
}

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主函数

        最后，我们通过主函数来整合所有功能，并启动模拟过程

int main() {
    HideCursor();  // 隐藏光标
    drawBackground();  // 绘制背景
    simulateFreeFall(1,1,2,0,9.8);  // 模拟小球自由落体
    return 0;
}

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完整代码

        以下是经过整合并修改的完整代码

#include
#include
#include
#include 

int MAX_SIZE = 25;
double REFRESH_TIME = 0.01;

void gotoxy(int x,int y){
    HANDLE handle = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
    COORD pos = {x,y};
    SetConsoleCursorPosition(handle,pos);
}

void hideCursor(){
    CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = {1,0};
    SetConsoleCursorInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE),&cursor_info);
}

bool checkBoundary(double x,double y){
	if(x<=0 || x>=MAX_SIZE-1 || y<=0 || y>=MAX_SIZE-1)
		return true;
	else return false;
}

void drawBackground(){
	gotoxy(0,0);
	for(int x=0;x

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最终效果