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  1. namespace h3d {
  2.     /**
  3. 	 * N次ベクトルクラス。
  4. 	 * @param N ベクトルの次数。
  5. 	 */
  6. 	template <unsigned int N> 
  7. 	class Vector {
  8. 	public:
  9. 		/** 成分の配列。N個。 */
  10. 		double f[N];
  11.  
  12. 		/**
  13. 		 * 二つのベクトルの内積を計算する。
  14. 		 * @param vec 右側のベクトル。
  15. 		 * @return 計算した内積。
  16. 		 */
  17. 		double inpro(const Vector& rhs) const;
  18.  
  19. 		/**
  20. 		 * スカラー値との積を計算する。
  21. 		 * @param sca 乗数となるスカラー値。
  22. 		 * @return 計算したベクトル。
  23. 		 */
  24. 		Vector operator *(const double& sca) const;
  25.  
  26. 		/**
  27. 		 * スカラー値による除算を計算する。
  28. 		 * @param sca 除数となるスカラー値。
  29. 		 * @return 計算したベクトル。
  30. 		 */
  31. 		Vector operator /(const double& sca) const;
  32.  
  33. 		/**
  34. 		 * 二つのベクトルが等価かどうかを判定する。
  35. 		 * @param vec 別のベクトル。
  36. 		 * @return 等価ならtrue, 等価ではないならfalse。
  37. 		 */
  38. 		bool operator ==(const Vector& vec) const;
  39.  
  40. 		/**
  41. 		 * 二つのベクトルの外積を計算する。
  42. 		 * @param vec 右側のベクトル。
  43. 		 * @return 計算した外積。
  44. 		 */
  45. 		Vector outpro(const Vector& rhs) const;
  46.  
  47. 		/**
  48. 		 * 別のベクトルに射影する。
  49. 		 * @param vec このベクトル上に射影する。
  50. 		 * @return 射影したベクトル。
  51. 		 */
  52. 		Vector project(const Vector& vec) const;
  53. 	};
  54.  
  55. 	/**
  56. 	 * 二つの3次ベクトルの外積を計算する。3次ベクトル専用。
  57. 	 * @param rhs 右側のベクトル。
  58. 	 * @return 計算した外積。
  59. 	 */
  60. 	template <> 
  61. 	Vector<3> Vector<3>::outpro(const Vector<3>& rhs) const;
  62. };
  63.  
  64. namespace h3d {
  65. 	/**
  66. 	 * 二つの数が近いかどうかを判定する。
  67. 	 * @param x 一つ目の数。
  68. 	 * @param y 二つ目の数。
  69. 	 * @return 近いならtrue, 遠いならfalse。
  70. 	 */
  71. 	inline bool near(const double& x, const double& y);
  72. };
  73.  
  74. #include <iostream>
  75. #include <string>
  76.  
  77. namespace h3d {
  78. 	using std::cout;
  79. 	using std::endl;
  80. 	using std::string;
  81.  
  82. 	#define ASSERT(pred) assert(#pred, (pred));
  83.  
  84. 	#define DEBUG_PRINT(val) cout << #val << "=" << (val) << endl;
  85.  
  86. 	/**
  87. 	 * アサーションを実行する。
  88. 	 * 成功なら標準出力に結果を出力する。
  89. 	 * @param pred_str 判定する式を表した文字列。
  90. 	 * @param pred_res 判定結果。trueなら成功，falseなら失敗と判定する。
  91. 	 * @throw string 失敗ならメッセージをスローする。
  92. 	 */
  93. 	inline void assert(const string& pred_str, const bool& pred_res) throw(string);
  94. };
  95.  
  96. namespace h3d {
  97. 	class Test { public: virtual void run() const = 0; };
  98. };
  99.  
  100. #include <memory>
  101. #include <vector>
  102.  
  103. namespace h3d {
  104. 	using std::shared_ptr;
  105. 	using std::vector;
  106.  
  107. 	class TestSet {
  108. 	public:
  109. 		TestSet();
  110. 		void run() const;
  111. 	protected:
  112. 		vector<shared_ptr<Test>> tests;
  113. 	};
  114. };
  115.  
  116. namespace h3d {
  117. 	class Test1 : public Test {
  118. 	public:
  119. 		virtual void run() const override;
  120. 	};
  121. };
  122.  
  123. ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  124.  
  125. namespace h3d {
  126. 	void Test1::run() const {
  127. 		Vector<3> p{2, 2, 1}, q{1, -2, 0};
  128. 		ASSERT(near(p.f[0], 2))
  129. 		ASSERT(near(p.f[1], 2))
  130. 		ASSERT(near(p.f[2], 1))
  131. 		ASSERT(near(q.f[0], 1))
  132. 		ASSERT(near(q.f[1], -2))
  133. 		ASSERT(near(q.f[2], 0))
  134. 		ASSERT(p * 2 == (Vector<3>{2 * 2.0, 2 * 2.0, 1 * 2.0}))
  135. 		ASSERT(q * -3 == (Vector<3>{1 * -3.0, -2 * -3.0, 0 * -3.0}))
  136. 		ASSERT(p / 2 == (Vector<3>{2 / 2.0, 2 / 2.0, 1 / 2.0}))
  137. 		ASSERT(q / -3 == (Vector<3>{1 / -3.0, -2 / -3.0, 0 / -3.0}))
  138. 		ASSERT(near(p.inpro(q), -2))
  139. 		ASSERT(p.outpro(q) == (Vector<3>{2, 1, -6}))
  140. 		ASSERT(p.project(q) == q * -2 / 5)
  141. 		ASSERT(q.project(p) == p * -2 / 9)
  142. 	}
  143. };
  144.  
  145. #include <memory>
  146.  
  147. namespace h3d {
  148. 	using std::shared_ptr;
  149.  
  150. 	TestSet::TestSet() {
  151. 		this->tests.push_back(shared_ptr<Test>(new Test1));
  152. 	}
  153.  
  154. 	void TestSet::run() const { for (auto iter : this->tests) iter->run(); }
  155. };
  156.  
  157. #include <utility>
  158.  
  159. namespace h3d {
  160. 	using std::move;
  161.  
  162. 	template <unsigned int N> 
  163. 	double Vector<N>::inpro(const Vector& rhs) const {
  164. 		double res = 0;
  165. 		// 対応する成分同士の積を求めて、合計する。
  166. 		for (auto i = 0; i < N; i++) res += this->f[i] * rhs.f[i];
  167. 		return res;
  168. 	}
  169.  
  170. 	template <unsigned int N> 
  171. 	Vector<N> Vector<N>::operator *(const double& sca) const {
  172. 		Vector<N> res;
  173. 		// それぞれの成分にスカラー値を掛ける。
  174. 		for (auto i = 0; i < N; i++) res.f[i] = this->f[i] * sca;
  175. 		return move(res);
  176. 	}
  177.  
  178. 	template <unsigned int N> 
  179. 	Vector<N> Vector<N>::operator /(const double& sca) const {
  180. 		Vector<N> res;
  181. 		// それぞれの成分をスカラー値で割る。
  182. 		for (auto i = 0; i < N; i++) res.f[i] = this->f[i] / sca;
  183. 		return move(res);
  184. 	}
  185.  
  186. 	template <unsigned int N> 
  187. 	bool Vector<N>::operator ==(const Vector& vec) const {
  188. 		bool res = true;
  189. 		if (&vec != this) {
  190. 			// すべての対応する成分が近ければ等価と判定する。
  191. 			for (auto i = 0; i < N; i++) {
  192. 				if (!near(this->f[i], vec.f[i])) {
  193. 					res = false;
  194. 					break;
  195. 				}
  196. 			}
  197. 		}
  198. 		return res;
  199. 	}
  200.  
  201. 	template <> 
  202. 	Vector<3> Vector<3>::outpro(const Vector<3>& rhs) const {
  203. 		// それぞれの成分について、対応する列を除いた2×2の行列式を計算する。
  204. 		// P×Q = < Py・Qz - Pz・Qy, Pz・Qx - Px・Qz, Px・Qy - Py・Qx >
  205. 		return move(Vector<3>{
  206. 			this->f[1] * rhs.f[2] - this->f[2] * rhs.f[1], 
  207. 			this->f[2] * rhs.f[0] - this->f[0] * rhs.f[2], 
  208. 			this->f[0] * rhs.f[1] - this->f[1] * rhs.f[0], 
  209. 		});
  210. 	}
  211.  
  212. 	template <unsigned int N> 
  213. 	Vector<N> Vector<N>::project(const Vector& vec) const {
  214. 		// PをQ上に射影した結果は次式で与えられる。
  215. 		//  P・Q
  216. 		//  -----・Q
  217. 		//  |Q|^2
  218. 		return move(vec * inpro(vec) / vec.inpro(vec));
  219. 	}
  220. };
  221.  
  222. namespace h3d {
  223. 	inline bool near(const double& x, const double& y) {
  224. 		static const double NEAR_THRESHOLD = 0.0000001;
  225. 		double dif = x - y;
  226. 		return dif > -NEAR_THRESHOLD && dif < NEAR_THRESHOLD;
  227. 	}
  228. };
  229.  
  230. #include <iostream>
  231. #include <string>
  232.  
  233. namespace h3d {
  234. 	using std::cout;
  235. 	using std::endl;
  236. 	using std::string;
  237.  
  238. 	inline void assert(const string& pred_str, const bool& pred_res) throw(string) {
  239. 		if (pred_res) cout << "アサート成功: " << pred_str << endl;
  240. 		else throw "アサート失敗: " + pred_str;
  241. 	}
  242. };
  243.  
  244. #include <iostream>
  245. #include <string>
  246.  
  247. int main() {
  248. 	using std::cerr;
  249. 	using std::endl;
  250. 	using std::string;
  251.  
  252. 	try {
  253. 		h3d::TestSet().run();
  254. 	}
  255. 	catch (const string& msg) {
  256. 		cerr << msg << endl;
  257. 		return 1;
  258. 	}
  259. 	return 0;
  260. }
  261.  
Success #stdin #stdout 0s 3440KB
comments (?)
stdin
copy 
Standard input is empty
stdout
copy 
アサート成功: near(p.f[0], 2)
アサート成功: near(p.f[1], 2)
アサート成功: near(p.f[2], 1)
アサート成功: near(q.f[0], 1)
アサート成功: near(q.f[1], -2)
アサート成功: near(q.f[2], 0)
アサート成功: p * 2 == (Vector<3>{2 * 2.0, 2 * 2.0, 1 * 2.0})
アサート成功: q * -3 == (Vector<3>{1 * -3.0, -2 * -3.0, 0 * -3.0})
アサート成功: p / 2 == (Vector<3>{2 / 2.0, 2 / 2.0, 1 / 2.0})
アサート成功: q / -3 == (Vector<3>{1 / -3.0, -2 / -3.0, 0 / -3.0})
アサート成功: near(p.inpro(q), -2)
アサート成功: p.outpro(q) == (Vector<3>{2, 1, -6})
アサート成功: p.project(q) == q * -2 / 5
アサート成功: q.project(p) == p * -2 / 9
https://ideone.com/cew02Z
language:
C++14 (gcc 8.3)
created:
11 years ago
visibility:
public

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