【Java】多角形クラスと矩形との当たり判定

2017年12月16日2018年1月3日

本稿はJavaのPolygonクラスについて紹介します。

Polygonクラスは多角形を表すオブジェクトで、それに関連するいろいろなメソッドを利用できます。

オブジェクトの作成

オブジェクトの作成は
new Polygon(x座標配列,y座標配列,点の数)
で定義します。

各x座標とy座標は配列の添え字番号で一致しています。

例えば、x座標配列が[100,50,3000]でy座標配列が[200,400,600]とした場合は点(100,200)と点(50,400)と点(3000,600)を直線で結んだ図形が作成されます。

drawPolygonメソッドと同じ要領ですね。

import java.awt.Polygon;
import java.util.Arrays;
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Polygon po = new Polygon(new int[] {100,150,200}, new int[] {150,100,150}, 3);
		System.out.println(Arrays.toString(po.xpoints));
		System.out.println(Arrays.toString(po.ypoints));
	}
}

[100, 150, 200]
[150, 100, 150]

translateメソッド

現在の座標から指定した座標分移動させることができます。

import java.awt.Polygon;
import java.util.Arrays;
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Polygon po = new Polygon(new int[] {100,150,200}, new int[] {150,100,150}, 3);
		po.translate(50, 50);
		System.out.println(Arrays.toString(po.xpoints));
		System.out.println(Arrays.toString(po.ypoints));
	}
}

[150, 200, 250]
[200, 150, 200]

containsメソッド

多角形内に指定された座標が含まれているかを判定します。

contains(x座標,y座標)と定義しましょう。

点と多角形の当たり判定で利用できます。

import java.awt.Polygon;
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Polygon po = new Polygon(new int[] {100,150,200}, new int[] {150,100,150}, 3);
		System.out.println(po.contains(150, 130));
	}
}

true

intersectsメソッド

intersectsメソッドを利用することで、多角形と矩形の当たり判定が実装できます。

Polygonオブジェクト.intesects(Rectangleオブジェクト)と定義しましょう。

それではサンプルをご覧ください。

import java.awt.Polygon;
import java.awt.Rectangle;
 
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		Polygon r1 = new Polygon(new int[] {100,150,200}, new int[] {150,100,150}, 3);
		Rectangle r2 = new Rectangle(100, 100, 50, 50);
		System.out.println(r1.intersects(r2));
	}
}

true

多角形と矩形をアニメーションさせながら判定できているか確かめる

実際にアニメーションサンプルを実装して判定できているか確かめてみます。

 
import java.awt.Color;
import java.awt.Font;
import java.awt.Graphics;
import java.awt.Graphics2D;
import java.awt.Insets;
import java.awt.Polygon;
import java.awt.Rectangle;
 
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JPanel;
public class Test {
	public static void main(String[] args) {
		TestWindow tw = new TestWindow("テスト", 400, 300);
		tw.change(new DrawCanvas());
		tw.setVisible(true);
		tw.startGameLoop();
 
	}
}
//ウィンドウクラス
class TestWindow extends JFrame implements Runnable{
	private Thread th = null;
	private double sleepAddTime;
	private int fps=60;
	public TestWindow(String title, int width, int height) {
		super(title);
		setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);
		setSize(width,height);
		setLocationRelativeTo(null);
		setLayout(null);
		setResizable(false);
		setFps(fps);
	}
	public synchronized void change(JPanel p) {
		getContentPane().removeAll();
		Insets inset = getInsets();
		p.setBounds(-inset.left,-inset.top,getWidth(),getHeight());
		add(p);
		validate();
		repaint();
	}
	public synchronized void startGameLoop(){
		if ( th == null ) {
			th = new Thread(this);
			th.start();
		}
	}
	public synchronized void stopGameLoop(){
		if ( th != null ) {
			th = null;
		}
	}
	public void run(){
		double nextTime = System.currentTimeMillis() + sleepAddTime;
		while(th != null){
			try{
				long res = (long)nextTime - System.currentTimeMillis();
				if ( res < 0 ) res = 0;
				Thread.sleep(res);
				repaint();
				nextTime += sleepAddTime;
			}catch(InterruptedException e){
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
	public void setFps(int fps){
		if ( fps < 10 || fps > 60 ) {
			throw new IllegalArgumentException("fpsの設定は10～60の間で指定してください。");
		}
		this.fps = fps;
		sleepAddTime = 1000.0 / fps;
	}
}
 
//移動アニメーション用クラス
class VertexMove2D{
	private double x;
	private double y;
	private final int[] xpoints;
	private final int[] ypoints;
	private final int npoints;
	private boolean isInvert;
	private int currentPoint;
	private int nextPoint;
	private int speed;
	private double mx;
	private double my;
	private double checkValue;
	public VertexMove2D(int[] xpoints, int[] ypoints, int npoints, int speed, int initPoint) {
		this.xpoints = xpoints;
		this.ypoints = ypoints;
		this.npoints = npoints;
		this.speed = Math.abs(speed);
		this.isInvert = speed < 0;
		this.currentPoint = isInvert ? initPoint + 1 : initPoint - 1;
		prepareNext();
	}
	private void prepareNext() {
		if ( isInvert ) {
			int currentPoint = this.currentPoint - 1;
			if ( currentPoint < 0 ) currentPoint = npoints - 1;
			this.currentPoint = currentPoint;
			int nextPoint = currentPoint - 1;
			this.nextPoint = nextPoint < 0 ? npoints - 1 : nextPoint;
		} else {
			int currentPoint = this.currentPoint + 1;
			if ( currentPoint >= npoints ) currentPoint = 0;
			this.currentPoint = currentPoint;
			this.nextPoint = (currentPoint + 1) % npoints;
		}
		int sx = xpoints[currentPoint];
		int sy = ypoints[currentPoint];
		int ex = xpoints[nextPoint];
		int ey = ypoints[nextPoint];
		int vx = ex - sx;
		int vy = ey - sy;
		double rad = Math.atan2(vy, vx);
		mx = Math.cos(rad) * speed;
		my = Math.sin(rad) * speed;
		checkValue = vx * vx + vy * vy;
		x = sx;
		y = sy;
	}
	public void draw(Graphics g) {
		g.drawPolygon(xpoints, ypoints, npoints);
	}
	public void fill(Graphics g) {
		g.fillPolygon(xpoints, ypoints, npoints);
	}
	public void move() {
		double xx = x + mx;
		double yy = y + my;
 
		int sx = xpoints[currentPoint];
		int sy = ypoints[currentPoint];
		double vx = sx - xx;
		double vy = sy - yy;
		if ( checkValue <= vx * vx + vy * vy ) {
			prepareNext();
		} else {
			x = xx;
			y = yy;
		}
	}
	public void invert() {
		isInvert = !isInvert;
	}
	public boolean isInvert() {
		return isInvert;
	}
	public int getSpeed() {
		return speed;
	}
	public void setSpeed(int speed) {
		if ( speed < 0 ) {
			invert();
			speed = -speed;
		}
		this.speed = speed;
	}
	public double getX() {
		return x;
	}
	public double getY() {
		return y;
	}
}
class DrawCanvas extends JPanel{
	int[] x = {60,150,280,340,270,160,90,70};
	int[] y = {80,200,90,120,150,250,240,260};
 
	//図形の頂点を移動するオブジェクト。
	VertexMove2D m1 = new VertexMove2D(
			x
			,y
			,8//頂点の数
			,2//移動速度
			,0//配列の0番を開始地点に
	);
	//もう一つの図形の頂点を移動するオブジェクト。
	VertexMove2D m2 = new VertexMove2D(
			x
			,y
			,8//頂点の数
			,-3//移動速度
			,4//配列の4番を開始地点に
	);
	Polygon r1 = new Polygon(new int[] {100,150,200}, new int[] {150,100,150}, 3);
	Rectangle r2 = new Rectangle(100, 100, 50, 50);
	public void paintComponent(Graphics g){
		Graphics2D g2 = (Graphics2D)g;
		g.setColor(Color.RED);
		g2.draw(r1);
		g.setColor(Color.BLUE);
		g2.draw(r2);
		g.setColor(Color.GREEN);
		m1.draw(g2);
 
		m1.move();
		Rectangle r1_rect = r1.getBounds();
		r1.translate((int)(m1.getX()-r1_rect.getCenterX()), (int)(m1.getY()-r1_rect.getCenterY()));
 
		m2.move();
		r2.x = (int) (m2.getX()-r2.width / 2);
		r2.y = (int) (m2.getY()-r2.height / 2);
 
		g.setFont(new Font(Font.MONOSPACED,Font.BOLD,20));
		if ( r1.intersects(r2) ) {
			g.setColor(Color.RED);
			g.drawString("当たっています", 50,50);
		} else {
			g.setColor(Color.BLUE);
			g.drawString("当たってません", 50,50);
		}
	}
}

これでちゃんと当たり判定ができていることが確認できました。