[java] Apache Commons Math를 사용한 게임 개발 예시

23 Nov 2023

java

Apache Commons Math는 Java로 작성된 오픈 소스 수학 라이브러리입니다. 이 라이브러리는 게임 개발에서 수학적인 계산이 필요한 경우에 유용하게 사용될 수 있습니다. 이번 블로그 포스트에서는 Apache Commons Math를 사용하여 간단한 게임을 개발하는 예시를 살펴보겠습니다.

게임 요구사항

우리는 2D 공간에서 움직이는 플레이어(character)를 가진 간단한 플랫폼 게임을 개발하려고 합니다. 게임은 다음과 같은 요구사항을 충족해야 합니다.

플레이어는 x, y 좌표로 표현됩니다.
플레이어는 좌우로 이동할 수 있어야 합니다.
플레이어는 중력에 따라 아래로 떨어집니다.
플레이어는 특정 높이에 도달하면 점프할 수 있어야 합니다.
플레이어의 이동 및 점프 동작은 키보드 입력에 의해 제어됩니다.

Apache Commons Math 사용하기

Apache Commons Math는 수학 계산과 관련된 다양한 기능을 제공합니다. 이 예시에서는 물리학적인 동작을 모델링하기 위해 2D 운동 관련 기능을 사용할 것입니다. 아래는 몇 가지 주요한 기능들입니다.

RealVector: 2D 벡터를 나타내는 클래스로, 플레이어의 위치 및 속도를 다루는 데 유용합니다.
ODESolver: 주어진 물리학적 모델에 따라 미분 방정식을 푸는 클래스로, 중력이나 점프 동작과 같은 움직임을 계산할 때 유용합니다.

import org.apache.commons.math3.ode.FirstOrderIntegrator;
import org.apache.commons.math3.ode.nonstiff.EulerIntegrator;
import org.apache.commons.math3.ode.FirstOrderDifferentialEquations;
import org.apache.commons.math3.ode.sampling.StepHandler;
import org.apache.commons.math3.ode.sampling.StepInterpolator;
import org.apache.commons.math3.ode.sampling.FixedStepHandler;
import org.apache.commons.math3.geometry.euclidean.twod.Vector2D;

public class Game {
    public static void main(String[] args) {
        // 플레이어 초기 위치 및 속도 설정
        double[] initialState = {0, 0, 0, 0}; // x, y, vx, vy
        RealVector initialVector = new ArrayRealVector(initialState);

        // 미분 방정식 설정
        FirstOrderDifferentialEquations ode = new FirstOrderDifferentialEquations() {
            @Override
            public int getDimension() {
                return 4;
            }

            @Override
            public void computeDerivatives(double t, double[] y, double[] yDot) {
                // 플레이어의 이동과 중력 적용
                yDot[0] = y[2]; // dx/dt = vx
                yDot[1] = y[3]; // dy/dt = vy
                yDot[2] = 0;    // d^2x/dt^2 = 0 (중력을 고려하지 않음)
                yDot[3] = -9.8; // d^2y/dt^2 = -9.8 (중력 가속도)
            }
        };

        // ODE 계산을 위한 integrator 설정
        FirstOrderIntegrator integrator = new EulerIntegrator(0.01);
        StepHandler stepHandler = new FixedStepHandler() {
            @Override
            public void handleStep(StepInterpolator interpolator, boolean isLast) {
                RealVector currentState = interpolator.getInterpolatedState();
                // 게임 화면 업데이트 등의 로직을 수행
                // 플레이어의 위치를 currentState.getX(), currentState.getY()로 얻을 수 있음
            }
        };
        integrator.addStepHandler(stepHandler);

        // 플레이어 움직임 시작
        double startTime = 0;
        double endTime = 10;
        integrator.integrate(ode, startTime, initialVector, endTime);
    }
}

위의 예시 코드에서는 RealVector를 사용하여 플레이어의 위치와 속도를 나타내고, FirstOrderDifferentialEquations를 구현하여 플레이어의 이동과 중력을 계산합니다. EulerIntegrator를 사용하여 미분 방정식을 푸는 연산을 수행하고, FixedStepHandler를 사용하여 계산 결과를 처리합니다.

이제 Apache Commons Math를 사용하여 간단한 게임을 개발하는 방법을 살펴보았습니다. 이 예시를 통해 수학적인 계산이 필요한 게임 개발에 Apache Commons Math를 활용할 수 있다는 것을 알 수 있습니다. 가능한 다양한 수학 함수와 기능을 사용해 원하는 게임 로직을 구현할 수 있습니다.

게임 요구사항

Apache Commons Math 사용하기

참고 자료