Java游戏中的矩形碰撞检测

Posted 2021-06-26 二木成林

第1种方法：通过检测一个矩形的4个顶点是否在另一个矩形的内部来完成。

通常由x和y坐标以及长度和宽度来确定一个矩形，因此又可以利用这四个参数来确定是否发生了碰撞。

相交的情况下一定会发生碰撞，如下图：

还有一类特殊的相交情况，就是重叠，如下图：

所以开发的碰撞检测类如下：

public class Actor {
    int x, y, w, h;// 分别是x和y坐标，宽度和高度，构成一个矩形

    public Actor() {
    }

    public Actor(int x, int y, int w, int h) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.w = w;
        this.h = h;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    public int getActorWidth() {
        return w;
    }

    public int getActorHeight() {
        return h;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Actor{" +
                "x=" + x +
                ", y=" + y +
                ", w=" + w +
                ", h=" + h +
                '}';
    }

    public boolean isCollidingWith(int px, int py) {
        // px和py分别传入的是x坐标和y坐标
        // 等号的情况就是考虑垂直重叠和水平重叠的情况
        // 考虑的情况就是传入的坐标是否在当前的矩形范围内，只要满足下面所有条件就表示传入的坐标在当前矩形范围内，返回true
        if (px >= getX() && px < getX() + getActorWidth() && py >= getY() && py < getY() + getActorHeight()) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 碰撞检测，发生碰撞返回true，否则返回false
    public boolean isCollidingWith(Actor another) {
        // 判断矩形只要有任何一个点在另一个Actor所表示的矩形范围内，就表示发生了碰撞
        if (isCollidingWith(another.getX(), another.getY()) ||
                isCollidingWith(another.getX() + another.getActorWidth(), another.getY()) ||
                isCollidingWith(another.getX(), another.getY() + another.getActorHeight()) ||
                isCollidingWith(another.getX() + another.getActorWidth(), another.getY() + another.getActorHeight())) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Actor actor = new Actor(10, 10, 100, 150);
        Actor another = new Actor(20, 50, 100, 150);
        boolean collidingWith = actor.isCollidingWith(another);
        System.out.println(collidingWith);
    }
}

上面测试代码你不能很好的观察是否发生矩形碰撞了，所以写了下面这个界面，可以通过ASWD操作左边的矩形进行移动，通过上下左右键操作右边的矩形进行移动，效果如下图：

代码如下：

class TestPanel extends JPanel implements KeyListener {
    private int x1 = 20, y1 = 20, x2 = 160, y2 = 20, width = 100, height = 100;

    public TestPanel() {
        // 设置焦点并且添加键盘事件监听器
        setFocusable(true);
        addKeyListener(this);
    }

    @Override
    public void paint(Graphics g) {
        // 在进行绘制之前，一定要清除之前的图形
        g.clearRect(0, 0, this.getWidth(), this.getHeight());// 先清除屏幕上原来的画
        g.drawRect(x1, y1, width, height);
        g.drawRect(x2, y2, width, height);
    }

    @Override
    public void keyTyped(KeyEvent e) {

    }

    @Override
    public void keyPressed(KeyEvent e) {
        // 处理第一个矩形的移动
        switch (e.getKeyCode()) {
            case KeyEvent.VK_A:// 'A'键
                x1 -= 5;
                break;
            case KeyEvent.VK_D:// 'D'键
                x1 += 5;
                break;
            case KeyEvent.VK_W:// 'W'键
                y1 -= 5;
                break;
            case KeyEvent.VK_S://'S'键
                y1 += 5;
                break;
            case KeyEvent.VK_LEFT://’LEFT'键
                x2 -= 5;
                break;
            case KeyEvent.VK_RIGHT:// 'RIGHT'键
                x2 += 5;
                break;
            case KeyEvent.VK_UP:// 'UP'键
                y2 -= 5;
                break;
            case KeyEvent.VK_DOWN:// 'DOWN'键
                y2 += 5;
                break;
        }
        repaint();// 修改坐标后，重绘图形
        // 判断是否碰撞，输出信息
        Actor actor = new Actor(x1, y1, width, height);
        Actor another = new Actor(x2, y2, width, height);
        System.out.println("是否碰撞：" + (actor.isCollidingWith(another) || another.isCollidingWith(actor)) + "| " + actor + "| " + another);
    }

    @Override
    public void keyReleased(KeyEvent e) {

    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        JFrame frame = new JFrame();
        frame.setLocation(200, 200);
        frame.setSize(500, 500);

        TestPanel panel = new TestPanel();
        frame.setContentPane(panel);

        frame.setVisible(true);
        frame.setResizable(false);
        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
    }
}

第2种方法：从相反的角度考虑，以前是处理什么时候相交，现在处理什么时候不会相交。如两个矩形a和b来判断4条边，假如a矩形在左边，b矩形在右边，那么可以判断左边a矩形的右边界在b矩形的左边界之外，同理，a的上边界需要在b的下边界以外，4条边都判断，则可以知道a矩形是否与b矩形相交。

方法如下：

    /**
     * 判断两个矩形是否会发生碰撞
     *
     * @param ax 矩形a的x坐标
     * @param ay 矩形a的y坐标
     * @param aw 矩形a的宽度
     * @param ah 矩形a的高度
     * @param bx 矩形b的x坐标
     * @param by 矩形b的y坐标
     * @param bw 矩形b的宽度
     * @param bh 矩形b的高度
     * @return 如果发生碰撞则返回true，否则返回false
     */
    public boolean isCollidingWith(int ax, int ay, int aw, int ah, int bx, int by, int bw, int bh) {
        if (ay > by + bh || by > ay + ah || ax > bx + bw || bx > ax + aw) {
            return false;
        }
        return true;
    }

第3种方法：是方法2的变异，我们保存两个矩形的左上和右下两个坐标的坐标值，然后对两个坐标的一个对比就可以得出两个矩形是否相交。

    /**
     * rect1[0]：矩形1左上角x坐标
     * rect1[1]：矩形1左上角y坐标
     * rect1[2]：矩形1右下角x坐标
     * rect1[3]：矩形1右下角y坐标
     * rect2[0]：矩形2左上角x坐标
     * rect2[1]：矩形2左上角y坐标
     * rect2[2]：矩形2右下角x坐标
     * rect2[3]：矩形2右下角y坐标
     *
     * @param rect1 第一个矩形的左上角坐标和右下角坐标数组
     * @param rect2 第二个矩形的左上角坐标和右下角坐标数组
     * @return 如果发生碰撞则返回true，否则返回false
     */
    public static boolean isCollidingWith(int rect1[], int rect2[]) {
        if (rect1[0] > rect2[2]) {
            return false;
        }
        if (rect1[2] < rect2[0]) {
            return false;
        }
        if (rect1[1] > rect2[3]) {
            return false;
        }
        if (rect1[3] < rect2[1]) {
            return false;
        }
        return true;
    }

最后Actor类的完整代码如下：

public class Actor {
    int x, y, w, h;// 分别是x和y坐标，宽度和高度，构成一个矩形

    public Actor() {
    }

    public Actor(int x, int y, int w, int h) {
        this.x = x;
        this.y = y;
        this.w = w;
        this.h = h;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    public int getActorWidth() {
        return w;
    }

    public int getActorHeight() {
        return h;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Actor{" +
                "x=" + x +
                ", y=" + y +
                ", w=" + w +
                ", h=" + h +
                '}';
    }

    public boolean isCollidingWith(int px, int py) {
        // px和py分别传入的是x坐标和y坐标
        // 等号的情况就是考虑垂直重叠和水平重叠的情况
        // 考虑的情况就是传入的坐标是否在当前的矩形范围内，只要满足下面所有条件就表示传入的坐标在当前矩形范围内，返回true
        if (px >= getX() && px < getX() + getActorWidth() && py >= getY() && py < getY() + getActorHeight()) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    // 碰撞检测，发生碰撞返回true，否则返回false
    public boolean isCollidingWith(Actor another) {
        // 判断矩形只要有任何一个点在另一个Actor所表示的矩形范围内，就表示发生了碰撞
        if (isCollidingWith(another.getX(), another.getY()) ||
                isCollidingWith(another.getX() + another.getActorWidth(), another.getY()) ||
                isCollidingWith(another.getX(), another.getY() + another.getActorHeight()) ||
                isCollidingWith(another.getX() + another.getActorWidth(), another.getY() + another.getActorHeight())) {
            return true;
        }
        return false;
    }

    /**
     * 判断两个矩形是否会发生碰撞
     *
     * @param ax 矩形a的x坐标
     * @param ay 矩形a的y坐标
     * @param aw 矩形a的宽度
     * @param ah 矩形a的高度
     * @param bx 矩形b的x坐标
     * @param by 矩形b的y坐标
     * @param bw 矩形b的宽度
     * @param bh 矩形b的高度
     * @return 如果发生碰撞则返回true，否则返回false
     */
    public boolean isCollidingWith(int ax, int ay, int aw, int ah, int bx, int by, int bw, int bh) {
        if (ay > by + bh || by > ay + ah || ax > bx + bw || bx > ax + aw) {
            return false;
        }
        return true;
    }

    /**
     * isCollidingWith方法的重载方法
     *
     * @param a
     * @param b
     * @return
     */
    public boolean isCollidingWith(Actor a, Actor b) {
        return isCollidingWith(a.getX(), a.getY(), a.getActorWidth(), a.getActorHeight(), b.getX(), b.getY(), b.getActorWidth(), b.getActorHeight());
    }

    /**
     * rect1[0]：矩形1左上角x坐标
     * rect1[1]：矩形1左上角y坐标
     * rect1[2]：矩形1右下角x坐标
     * rect1[3]：矩形1右下角y坐标
     * rect2[0]：矩形2左上角x坐标
     * rect2[1]：矩形2左上角y坐标
     * rect2[2]：矩形2右下角x坐标
     * rect2[3]：矩形2右下角y坐标
     *
     * @param rect1 第一个矩形的左上角坐标和右下角坐标数组
     * @param rect2 第二个矩形的左上角坐标和右下角坐标数组
     * @return 如果发生碰撞则返回true，否则返回false
     */
    public static boolean isCollidingWith(int rect1[], int rect2[]) {
        if (rect1[0] > rect2[2]) {
            return false;
        }
        if (rect1[2] < rect2[0]) {
            return false;
        }
        if (rect1[1] > rect2[3]) {
            return false;
        }
        if (rect1[3] < rect2[1]) {
            return false;
        }
        return true;
    }


    public static void main(String[] args) {
        Actor actor = new Actor(10, 10, 100, 150);
        Actor another = new Actor(20, 50, 100, 150);
        boolean collidingWith = actor.isCollidingWith(another);
        System.out.println(collidingWith);
    }
}