00001
00002
00003
00004
00005
00006
00007
00008
00009
00010
00011
00012
00013
00014
00015
00016
00017
00018 #ifndef TG_VEC_H
00019 #define TG_VEC_H
00020
00021 #include "MathUtil.h"
00022
00023 #include <vector>
00024 #include <algorithm>
00025 #include <functional>
00026 #include <numeric>
00027
00028 namespace tagGame
00029 {
00046 template <class T>
00047 class Vec : public std::vector<T>
00048 {
00049 public:
00050 Vec(size_t const n = 0);
00051 Vec(std::vector<T> const& data);
00052 Vec(Vec const& v);
00053
00054
00055 bool isAlmostEq(Vec const& v) const;
00056 bool isAlmostZero() const;
00057
00058 std::ostream& output(std::ostream& out) const;
00059
00060 Vec& set(T const x);
00061 Vec& add(Vec const& v);
00062 Vec& subtract(Vec const& v);
00063 Vec& scale(T const x);
00064 Vec& scale(Vec const& v);
00065
00066 T length() const;
00067 T squaredLength() const;
00068 T minElement() const;
00069 T maxElement() const;
00070 size_t argMax() const;
00071 size_t argMin() const;
00072 T dot(Vec const& v) const;
00073 T sum() const;
00074
00075 Vec& normalize();
00076 Vec& setLength(T const x);
00077 Vec& clampMaxLength(T const x);
00078 Vec& shuffle();
00079 Vec& randomize();
00080 Vec& wrap(Vec const& v);
00081 Vec& clamp(Vec const& lower, Vec const& upper);
00082
00084 Vec& probabilityDistribution();
00085
00087 Vec relativeTo(Vec const& v) const;
00088 protected:
00089 private:
00090 };
00091
00092 template <class T>
00093 std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Vec<T> const& v);
00094
00095 typedef Vec<int> IntVec;
00096 typedef Vec<Real> RealVec;
00097
00098 template <class T>
00099 Vec<T>::Vec(size_t const size) :
00100 std::vector<T>(size)
00101 {
00102 set(T(0));
00103 }
00104
00105 template <class T>
00106 Vec<T>::Vec(std::vector<T> const& data) :
00107 std::vector<T>(data)
00108 {
00109 }
00110
00111 template <class T>
00112 Vec<T>::Vec(Vec const& v) :
00113 std::vector<T>(v)
00114 {
00115 }
00116
00117
00118
00119
00120
00121
00122
00123
00124
00125
00126 template <class T>
00127 Vec<T>& Vec<T>::set(T const x)
00128 {
00129 fill(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), x);
00130
00131 return *this;
00132 }
00133
00134 template <class T>
00135 Vec<T>& Vec<T>::add(Vec const& v)
00136 {
00137 TG_ASSERT(std::vector<T>::size() == v.size());
00138
00139 transform(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), v.begin(), std::vector<T>::begin(), std::plus<T>());
00140
00141 return *this;
00142 }
00143
00144 template <class T>
00145 Vec<T>& Vec<T>::subtract(Vec const& v)
00146 {
00147 TG_ASSERT(std::vector<T>::size() == v.size());
00148
00149 transform(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), v.begin(), std::vector<T>::begin(), std::minus<T>());
00150
00151 return *this;
00152 }
00153
00154 template <class T>
00155 Vec<T>& Vec<T>::scale(T const x)
00156 {
00157 transform(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), std::vector<T>::begin(), std::bind1st(std::multiplies<T>(), x));
00158
00159 return *this;
00160 }
00161
00162 template <class T>
00163 Vec<T>& Vec<T>::scale(Vec const& v)
00164 {
00165 transform(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), v.begin(), std::vector<T>::begin(), std::multiplies<T>());
00166
00167 return *this;
00168 }
00169
00170 template <class T>
00171 T Vec<T>::length() const
00172 {
00173 return T(sqrt(Real(this->squaredLength())));
00174 }
00175
00176 template <class T>
00177 T Vec<T>::squaredLength() const
00178 {
00179 return this->dot(*this);
00180 }
00181
00182 template <class T>
00183 T Vec<T>::dot(Vec const& v) const
00184 {
00185 return inner_product(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), v.begin(), T(0));
00186 }
00187
00188 template <class T>
00189 class adder : public std::unary_function<T, void>
00190 {
00191 public:
00192 adder() :
00193 sum(T(0))
00194 {
00195 }
00196
00197 T sum;
00198
00199 void operator()(T const x)
00200 {
00201 sum += x;
00202 }
00203 };
00204
00205 template <class T>
00206 T Vec<T>::sum() const
00207 {
00208 return for_each(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), adder<T>()).sum;
00209 }
00210
00211 template <class T>
00212 size_t Vec<T>::argMin() const
00213 {
00214 return min_element(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end()) - std::vector<T>::begin();
00215 }
00216
00217 template <class T>
00218 size_t Vec<T>::argMax() const
00219 {
00220 return max_element(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end()) - std::vector<T>::begin();
00221 }
00222
00223 template <class T>
00224 T Vec<T>::minElement() const
00225 {
00226 return (*this)[argMin()];
00227 }
00228
00229 template <class T>
00230 T Vec<T>::maxElement() const
00231 {
00232 return (*this)[argMax()];
00233 }
00234
00235 template <class T>
00236 Vec<T>& Vec<T>::normalize()
00237 {
00238 return setLength(T(1));
00239 }
00240
00241 template <class T>
00242 Vec<T>& Vec<T>::clampMaxLength(T const x)
00243 {
00244 Real const l(length());
00245
00246 if (x < l)
00247 {
00248 setLength(x);
00249 }
00250
00251 return *this;
00252 }
00253
00254 template <class T>
00255 Vec<T>& Vec<T>::setLength(T const x)
00256 {
00257 Real const l(length());
00258 if (MathUtil::isAlmostZero(l))
00259 {
00260 set(T(0));
00261 }
00262 else
00263 {
00264 scale(x/T(l));
00265 }
00266
00267 return *this;
00268 }
00269
00270 template <class T>
00271 Vec<T>& Vec<T>::shuffle()
00272 {
00273
00274 std::pointer_to_unary_function<int, int> p(MathUtil::uniform);
00275
00276 std::random_shuffle(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), p);
00277
00278 return *this;
00279 }
00280
00281 template <class T>
00282 Vec<T>& Vec<T>::randomize()
00283 {
00284 generate(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), MathUtil::uniform01);
00285
00286 return *this;
00287 }
00288
00289 template <class T>
00290 Vec<T>& Vec<T>::wrap(Vec<T> const& v)
00291 {
00292 TG_ASSERT(std::vector<T>::size() == v.size());
00293
00294 for (size_t i = 0; i < std::vector<T>::size(); i++)
00295 {
00296
00297 TG_ASSERT(0 < v[i]);
00298
00299 while ((*this)[i] < 0)
00300 {
00301 (*this)[i] += v[i];
00302 }
00303 while (v[i] < (*this)[i])
00304 {
00305 (*this)[i] -= v[i];
00306 }
00307 }
00308
00309 return *this;
00310 }
00311
00312 template <class T>
00313 Vec<T>& Vec<T>::clamp(Vec<T> const& lower, Vec<T> const& upper)
00314 {
00315 for (size_t i = 0; i < std::vector<T>::size(); i++)
00316 {
00317 (*this)[i] = MathUtil::clamp((*this)[i], lower[i], upper[i]);
00318 }
00319
00320 return *this;
00321 }
00322
00323 template<class T>
00324 bool Vec<T>::isAlmostZero() const
00325 {
00326 for (size_t i = 0; i < std::vector<T>::size(); i++)
00327 {
00328 if (!MathUtil::isAlmostZero((*this)[i])) { return false; }
00329 }
00330 return true;
00331 }
00332
00333 template<class T>
00334 Vec<T> Vec<T>::relativeTo(Vec<T> const& v) const
00335 {
00336 Vec<T> u(*this);
00337
00338 return u.subtract(v);
00339 }
00340
00341 template<class T>
00342 std::ostream& Vec<T>::output(std::ostream& out) const
00343 {
00344 copy(std::vector<T>::begin(), std::vector<T>::end(), std::ostream_iterator<T>(out, " "));
00345
00346 return out;
00347 }
00348
00349 template <class T>
00350 Vec<T>& Vec<T>::probabilityDistribution()
00351 {
00352 Real const s(sum());
00353
00354 Util::warn(0 < s, "Vec::probabilityDistribution: vector is zero");
00355
00356 return scale(Real(1.0)/s);
00357 }
00358
00359 template <class T>
00360 std::ostream& operator<<(std::ostream& out, Vec<T> const& v)
00361 {
00362 return v.output(out);
00363 }
00364 }
00365
00366 #endif