mbcp.mp_math.vector
说明: 本模块定义了3维向量的类Vector3,以及一些常用的向量。
class Vector3
func __init__(self, x: float, y: float, z: float)
说明: 3维向量
参数:
- x (
float
): x轴分量- y (
float
): y轴分量- z (
float
): z轴分量
源代码 或 在GitHub上查看
def __init__(self, x: float, y: float, z: float):
"""
3维向量
Args:
x ([`float`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#float)): x轴分量
y (`float`): y轴分量
z (`float`): z轴分量
"""
self.x = x
self.y = y
self.z = z
func approx(self, other: Vector3, epsilon: float = APPROX) -> bool
说明: 判断两个向量是否近似相等。
参数:
返回: bool
: 是否近似相等
源代码 或 在GitHub上查看
def approx(self, other: 'Vector3', epsilon: float=APPROX) -> bool:
"""
判断两个向量是否近似相等。
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3)): 另一个向量
epsilon ([`float`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#float)): 误差
Returns:
[`bool`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#bool): 是否近似相等
"""
return all([abs(self.x - other.x) < epsilon, abs(self.y - other.y) < epsilon, abs(self.z - other.z) < epsilon])
func cal_angle(self, other: Vector3) -> AnyAngle
说明: 计算两个向量之间的夹角。
参数:
- other (
Vector3
): 另一个向量
返回: AnyAngle
: 夹角
源代码 或 在GitHub上查看
def cal_angle(self, other: 'Vector3') -> 'AnyAngle':
"""
计算两个向量之间的夹角。
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3)): 另一个向量
Returns:
[`AnyAngle`](./angle#class-anyangle): 夹角
"""
return AnyAngle(math.acos(self @ other / (self.length * other.length)), is_radian=True)
func cross(self, other: Vector3) -> Vector3
说明: 向量积 叉乘:v1 cross v2 -> v3
叉乘为0,则两向量平行。 其余结果的模为平行四边形的面积。
参数:
- other (
Vector3
): 另一个向量
返回: Vector3
: 叉乘结果
源代码 或 在GitHub上查看
def cross(self, other: 'Vector3') -> 'Vector3':
"""
向量积 叉乘:v1 cross v2 -> v3
叉乘为0,则两向量平行。
其余结果的模为平行四边形的面积。
返回如下行列式的结果:
``i j k``
``x1 y1 z1``
``x2 y2 z2``
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3)): 另一个向量
Returns:
[`Vector3`](#class-vector3): 叉乘结果
"""
return Vector3(self.y * other.z - self.z * other.y, self.z * other.x - self.x * other.z, self.x * other.y - self.y * other.x)
func is_approx_parallel(self, other: Vector3, epsilon: float = APPROX) -> bool
说明: 判断两个向量是否近似平行。
参数:
返回: bool
: 是否近似平行
源代码 或 在GitHub上查看
def is_approx_parallel(self, other: 'Vector3', epsilon: float=APPROX) -> bool:
"""
判断两个向量是否近似平行。
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3)): 另一个向量
epsilon ([`float`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#float)): 误差
Returns:
[`bool`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#bool): 是否近似平行
"""
return self.cross(other).length < epsilon
func is_parallel(self, other: Vector3) -> bool
说明: 判断两个向量是否平行。
参数:
- other (
Vector3
): 另一个向量
返回: bool
: 是否平行
源代码 或 在GitHub上查看
def is_parallel(self, other: 'Vector3') -> bool:
"""
判断两个向量是否平行。
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3)): 另一个向量
Returns:
[`bool`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#bool): 是否平行
"""
return self.cross(other).approx(zero_vector3)
func normalize(self)
说明: 将向量归一化。
自体归一化,不返回值。
源代码 或 在GitHub上查看
def normalize(self):
"""
将向量归一化。
自体归一化,不返回值。
"""
length = self.length
self.x /= length
self.y /= length
self.z /= length
func np_array(self) -> np.ndarray
返回: np.ndarray
: numpy数组
源代码 或 在GitHub上查看
@property
def np_array(self) -> 'np.ndarray':
"""
返回numpy数组
Returns:
[`np.ndarray`](https%3A//numpy.org/doc/stable/reference/generated/numpy.ndarray.html): numpy数组
"""
return np.array([self.x, self.y, self.z])
func length(self) -> float
说明: 向量的模。
返回: float
: 模
源代码 或 在GitHub上查看
@property
def length(self) -> float:
"""
向量的模。
Returns:
[`float`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#float): 模
"""
return math.sqrt(self.x ** 2 + self.y ** 2 + self.z ** 2)
func unit(self) -> Vector3
说明: 获取该向量的单位向量。
返回: Vector3
: 单位向量
源代码 或 在GitHub上查看
@property
def unit(self) -> 'Vector3':
"""
获取该向量的单位向量。
Returns:
[`Vector3`](#class-vector3): 单位向量
"""
return self / self.length
func __abs__(self)
源代码 或 在GitHub上查看
def __abs__(self):
return self.length
@overload
func self + other: Vector3 => Vector3
源代码 或 在GitHub上查看
@overload
def __add__(self, other: 'Vector3') -> 'Vector3':
...
@overload
func self + other: Point3 => Point3
源代码 或 在GitHub上查看
@overload
def __add__(self, other: 'Point3') -> 'Point3':
...
func self + other
说明: V + P -> P
V + V -> V
参数:
源代码 或 在GitHub上查看
def __add__(self, other):
"""
V + P -> P
V + V -> V
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3) | [`Point3`](./point#class-point3)): 另一个向量或点
Returns:
[`Vector3`](#class-vector3) | [`Point3`](./point#class-point3): 新的向量或点
"""
if isinstance(other, Vector3):
return Vector3(self.x + other.x, self.y + other.y, self.z + other.z)
elif isinstance(other, Point3):
return Point3(self.x + other.x, self.y + other.y, self.z + other.z)
else:
raise TypeError(f"unsupported operand type(s) for +: 'Vector3' and '{type(other)}'")
func __eq__(self, other)
说明: 判断两个向量是否相等。
参数:
- other (
Vector3
): 另一个向量
返回: bool
: 是否相等
源代码 或 在GitHub上查看
def __eq__(self, other):
"""
判断两个向量是否相等。
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3)): 另一个向量
Returns:
[`bool`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#bool): 是否相等
"""
return approx(self.x, other.x) and approx(self.y, other.y) and approx(self.z, other.z)
func self + other: Point3 => Point3
说明: P + V -> P
别去点那边实现了。
参数:
- other (
Point3
): 另一个点
返回: Point3
: 新的点
源代码 或 在GitHub上查看
def __radd__(self, other: 'Point3') -> 'Point3':
"""
P + V -> P
别去点那边实现了。
Args:
other ([`Point3`](./point#class-point3)): 另一个点
Returns:
[`Point3`](./point#class-point3): 新的点
"""
return Point3(self.x + other.x, self.y + other.y, self.z + other.z)
@overload
func self - other: Vector3 => Vector3
源代码 或 在GitHub上查看
@overload
def __sub__(self, other: 'Vector3') -> 'Vector3':
...
@overload
func self - other: Point3 => Point3
源代码 或 在GitHub上查看
@overload
def __sub__(self, other: 'Point3') -> 'Point3':
...
func self - other
说明: V - P -> P
V - V -> V
参数:
源代码 或 在GitHub上查看
def __sub__(self, other):
"""
V - P -> P
V - V -> V
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3) | [`Point3`](./point#class-point3)): 另一个向量或点
Returns:
[`Vector3`](#class-vector3) | [`Point3`](./point#class-point3): 新的向量
"""
if isinstance(other, Vector3):
return Vector3(self.x - other.x, self.y - other.y, self.z - other.z)
elif isinstance(other, Point3):
return Point3(self.x - other.x, self.y - other.y, self.z - other.z)
else:
raise TypeError(f'unsupported operand type(s) for -: "Vector3" and "{type(other)}"')
func self - other: Point3
说明: P - V -> P
参数:
- other (
Point3
): 另一个点
返回: Point3
: 新的点
源代码 或 在GitHub上查看
def __rsub__(self, other: 'Point3'):
"""
P - V -> P
Args:
other ([`Point3`](./point#class-point3)): 另一个点
Returns:
[`Point3`](./point#class-point3): 新的点
"""
if isinstance(other, Point3):
return Point3(other.x - self.x, other.y - self.y, other.z - self.z)
else:
raise TypeError(f"unsupported operand type(s) for -: '{type(other)}' and 'Vector3'")
@overload
func self * other: Vector3 => Vector3
源代码 或 在GitHub上查看
@overload
def __mul__(self, other: 'Vector3') -> 'Vector3':
...
@overload
func self * other: RealNumber => Vector3
源代码 或 在GitHub上查看
@overload
def __mul__(self, other: RealNumber) -> 'Vector3':
...
func self * other: int | float | Vector3 => Vector3
说明: 数组运算 非点乘。点乘使用@,叉乘使用cross。
参数:
返回: Vector3
: 数组运算结果
源代码 或 在GitHub上查看
def __mul__(self, other: 'int | float | Vector3') -> 'Vector3':
"""
数组运算 非点乘。点乘使用@,叉乘使用cross。
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3) | [`float`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#float)): 另一个向量或数
Returns:
[`Vector3`](#class-vector): 数组运算结果
"""
if isinstance(other, Vector3):
return Vector3(self.x * other.x, self.y * other.y, self.z * other.z)
elif isinstance(other, (float, int)):
return Vector3(self.x * other, self.y * other, self.z * other)
else:
raise TypeError(f"unsupported operand type(s) for *: 'Vector3' and '{type(other)}'")
func self * other: RealNumber => Vector3
源代码 或 在GitHub上查看
def __rmul__(self, other: 'RealNumber') -> 'Vector3':
return self.__mul__(other)
func self @ other: Vector3 => RealNumber
说明: 点乘。
参数:
- other (
Vector3
): 另一个向量
返回: float
: 点乘结果
源代码 或 在GitHub上查看
def __matmul__(self, other: 'Vector3') -> 'RealNumber':
"""
点乘。
Args:
other ([`Vector3`](#class-vector3)): 另一个向量
Returns:
[`float`](https%3A//docs.python.org/3/library/functions.html#float): 点乘结果
"""
return self.x * other.x + self.y * other.y + self.z * other.z
func self / other: RealNumber => Vector3
源代码 或 在GitHub上查看
def __truediv__(self, other: RealNumber) -> 'Vector3':
return Vector3(self.x / other, self.y / other, self.z / other)
func - self => Vector3
说明: 取负。
返回: Vector3
: 负向量
源代码 或 在GitHub上查看
def __neg__(self) -> 'Vector3':
"""
取负。
Returns:
[`Vector3`](#class-vector3): 负向量
"""
return Vector3(-self.x, -self.y, -self.z)
var zero_vector3
说明: 零向量
类型:
Vector3
默认值:
Vector3(0, 0, 0)
var x_axis
说明: x轴单位向量
类型:
Vector3
默认值:
Vector3(1, 0, 0)
var y_axis
说明: y轴单位向量
类型:
Vector3
默认值:
Vector3(0, 1, 0)
var z_axis
说明: z轴单位向量
类型:
Vector3
默认值:
Vector3(0, 0, 1)