Java编程实现的模拟行星运动示例

时间:2021-05-02

本文实例讲述了java编程实现的模拟行星运动。分享给大家供大家参考,具体如下:

期待了很久的java语言程序设计也拉下了帷幕,在几个月的时间里基本掌握了java的简单用法,学习了java的主要基础知识,面向对象思想,多线程并发控制,swing界面设计,动画制作等,最后结课了也打算制作一个课程设计能够尽可能多的涵盖所学知识,将其进行串联,因此考虑实现了一个简单的模拟行星运动的小软件,主要思路如下:

利用动画实现行星运动的模拟,主面板里有一个中心行星,同时绘制了椭圆轨道,有一颗运动的行星围绕着中心行星运动。同时右下角设置的有四个按钮,即“start”、“pause”、“accelerate”和“decelerate”分别可以使行星运动、暂停、加速、减速。

一、类的设计:

star继承自jpanel。star类是行星的基类,所有运动的行星都是继承自star类。内部draw()方法主要绘制了一个实心圆形,目的是在每次绘制时,可以保证中心行星始终显示。paintcomponent()方法重写了jpanel的绘制方法,目的是保证继承自star类的stars类的实例对象可以绘制出自己的行星。如下:

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 package star; import java.awt.color; import java.awt.graphics; import javax.swing.jpanel; public class star extends jpanel{ /** * 基本的行星类 */ private static final long serialversionuid = 1l; int x,y; int width,height; public star() { width = 10; height = 10; } public star(int x, int y){ this.x = x; this.y = y; width = 10; height = 10; } public void draw(graphics g){ g.setcolor(color.blue); g.filloval(x, y, width, height); } protected void paintcomponent(graphics g){ super.paintcomponent(g); g.filloval(x, y, width, height); } }

stars类继承自star类,是对star类的进一步细化,表示运动的行星。stars类中的alfa表示运动行星的运动起始角度,speed表示运动速度,可对其进行修改。long,short分别表示椭圆轨迹的长轴与短轴。center表示其实例化对象的中心行星。paintcomponent()函数重写了paintcomponent(),内部引用了父类的draw()函数,并且根据long,,short绘制了椭圆轨道,long、short由实例化对象调用构造方法来决定。move()函数描述了x,y的变化方程,即围绕着椭圆轨道变化,同时规定了alfa的变化方式。start()函数表示线程开始,pause()函数表示线程暂停,accelerate()函数表示对行星的加速操作,decelerate()函数表示对行星减速的操作。

pthread类目的是控制线程,即通过对pthread类的实例化可以控制行星的开始运动,暂停运动,加速,减速。pthread类继承自thread类,且包含于starts类中,因而,pthread类不能被定义为共有类。pthread类提供了run()方法,不断调用repaint()方法,对画面进行重新绘制。setsuspend()方法利用改变boolean变量对线程进行暂停操作(调用notifyall()方法)。因为pthread类是starts的内部类,所以之后starts类中将生成一个pthread类的对象,并且利用该对象,对线程进行操作。

设计如下:

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 package star; import java.awt.color; import java.awt.graphics; public class stars extends star{ /** * 运动的行星 */ private static final long serialversionuid = 1l; double alfa ; double speed ; star center; int long ; //长轴 int short;//短轴 public stars(int px,int py,star center){ super(px,py); this.center = center; long = (px - center.x)*2; short = (py - center.y)*2; this.setopaque(true); // move(); alfa = 0; speed = 0.001; } protected void paintcomponent(graphics g){ super.paintcomponent(g); center.draw(g);//画出中心点 move(); g.setcolor(color.green); g.drawoval(center.x-long/2, center.y-short/2, long, short); } public void move(){ x = center.x + (int)(long/2*math.cos(alfa)); y = center.y + (int)(short/2*math.sin(alfa)); //沿椭圆轨迹运行 alfa += speed; //角度不断变化 } class pthread extends thread{ //重画线程类 private boolean suspend = true; private string control = ""; public void run(){ while(true){ synchronized (control) { if(suspend){ //move(); repaint(); } } } } public void setsuspend(boolean s){ //设置线程暂停方法 if (!suspend) { synchronized (control) { control.notifyall(); } } this.suspend = s; } } public pthread pt = new pthread(); public void start(){ pt.setsuspend(true); pt.start(); } public void pause(){ pt.setsuspend(false); } public void accelerate(){ //加速的方法 if(speed > 0){ //角度每次加速0.0002 speed += 0.0002; } else speed = 0.001; } public void decelerate(){ //减速的方法 if(speed > 0){ speed -= 0.0002; //角度每次减速0.0002 } //若减速到0,则不能继续减速,另速度为0,停止运动 else speed = 0; } }

starframe类是本程序的启动面板,通过实例化该类,生成主程序界面,并且将行星部件,按钮,标签添加进面板。内部的getpanel()方法对两个按钮进行了设置,并且返回一个jpanel(将四个按钮添加进该jpanel中)。getlabel()方法返回一个文字描述的jlabel。center对象是star类的实例化,p1是stars类的实例化,分别表示中心行星与环绕行星。jb1,jb2,jb3,jb4分别是行星的启动,暂停,加速,减速的控制按钮。image表示界面背景图,layeredpanel是界面的层次面板,方便背景图的设置。jp,jl是设置背景图的部件。设计如下:

? 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 package star; import java.awt.borderlayout; import java.awt.color; import java.awt.font; import java.awt.event.actionevent; import java.awt.event.actionlistener; import javax.swing.imageicon; import javax.swing.jbutton; import javax.swing.jframe; import javax.swing.jlabel; import javax.swing.jlayeredpane; import javax.swing.jpanel; public class starframe extends jframe{ /** *行星模拟启动面板 */ private static final long serialversionuid = 1l; star center = new star(300,200);//定义中心行星 stars p1 = new stars(300+230,200+130,center);//环绕中心的行星 stars p2 = new stars(300+230+20,200+130+20,p1); jbutton jb1 = new jbutton("start"); jbutton jb2 = new jbutton("pause"); jbutton jb3 = new jbutton("accelerate"); jbutton jb4 = new jbutton("decelerate"); imageicon image=new imageicon("timg.jpg");//背景图,利用相对路径定义 jlayeredpane layeredpane; //定义一个层次面板,用于放置背景图片 jpanel jp; jlabel jl; public starframe(){ //为p1设置位置,与大小 p1.setbounds(40,40,600,400); // p2.setbounds(40,40,600,400); //定义背景图,将背景图放于jlabel中,将jlabel放于jpanel中 layeredpane = new jlayeredpane(); jp = new jpanel(); jp.setbounds(0,0,image.geticonwidth(),image.geticonheight()); jl=new jlabel(image); jp.add(jl); //将jp放到最底层。 layeredpane.add(jp,jlayeredpane.default_layer); //将jb放到高一层的地方 layeredpane.add(p1,jlayeredpane.modal_layer); // layeredpane.add(p2,jlayeredpane.modal_layer); layeredpane.add(getpanel(),jlayeredpane.modal_layer); layeredpane.add(getlabel(),jlayeredpane.modal_layer); //分别为jb1、jb2、jb3、jb4设置相关动作 jb1.addactionlistener(new actionlistener(){ public void actionperformed(actionevent e) { // todo auto-generated method stub p1.start(); } } ); jb2.addactionlistener(new actionlistener(){ public void actionperformed(actionevent e) { // todo auto-generated method stub p1.pause(); } }); jb3.addactionlistener(new actionlistener(){ public void actionperformed(actionevent e) { // todo auto-generated method stub p1.accelerate(); } }); jb4.addactionlistener(new actionlistener(){ public void actionperformed(actionevent e) { // todo auto-generated method stub p1.decelerate(); } }); this.setlayeredpane(layeredpane); this.settitle("star"); this.setbounds(100,100,1000, 600); this.setdefaultcloseoperation(jframe.exit_on_close); this.setvisible(true); } private jpanel getpanel(){ //返回定义的四个按钮 jpanel jp = new jpanel(); jp.add(jb1); jp.add(jb2); jp.add(jb3); jp.add(jb4); jp.setbounds(750,450,200,70); return jp; } private jpanel getlabel(){ //返回文字描述 jlabel jl = new jlabel("行星模拟"); jl.setforeground(color.red);//设置字体颜色 jl.setfont(new font("dialog",0,20));//设置字体 jpanel jp = new jpanel(); jp.add(jl,borderlayout.center); jp.setbounds(800,0,150,40); return jp; } public static void main(string[] args) { @suppresswarnings("unused") starframe f = new starframe(); } }

运行效果:

二、对象:

因为java是面向对象的语言,当然不能像c语言一样,仅仅靠函数实现,课设里岂能没有对象?

主要对象:

对象center,即中心行星

对象p1,即环绕行星

对象pt,即负责控制线程的对象

对象f,即程序启动面板

三、对象之间的关系(交互)

p1与center的关系:star类是行星的基类,继承自jpanel,其内部定义了基本的半径与坐标,其实例化对象center即是运动行星的中心行星。而继承自star的stars类表示运动行星,是其进一步的细化,因此其实例化对象p1表示运动的行星1,且围绕着center运动,同时center作为参数传递给p1的构造方法,完成二者交互。对象p1与center便是这样的关系。实例化对象center后,便会在指定坐标下绘制实心圆形,center对象的x,y坐标不会变化。而对象p1在实现绘制实心圆形的基础上,又根据center的坐标绘制了指定长轴,短轴的椭圆轨道,同时其内部实现了thread类,不中断的执行线程。相互的继承关系,使得center和p1可以互不干扰的绘制图形,值得一提的是,在stras类中的paintcomponent()方法中,仍需要调用center对象的draw()方法,因为线程开始时会调用repaint()方法,如果不实现center的draw()方法,那么最终结果将不会显示中心行星。

pt与p1的关系:pthread类继承自thread类,定义了run()方法,通过其实例化对象p1,可以调用start()方法启动线程,而pthread类在starts类内部,因而通过p1内的方法可以控制线程,即控制其速度,加速减速,控制其运行与否。

f与各对象的关系:starframe继承自jframe,其实例化对象f将各对象添加进绘画布里,制作了界面,并控制了每个部件的大小、位置,是程序运行的关键。

四、面向对象的理解:

万物皆对象,有些同学问我到底什么才是对象,我回答说有new的都是对象,对象便是类的实例化,本程序中,可以通过对stars类进行实例化从而创造出无数多个行星(理论上是的),但是内部函数的实现有些问题难以解决,主要便在paintcomponent()方法的重写上,再次创建对象后,便会再次重写该方法,于是会出现不可避免的问题,也是无法解决的一个遗憾!

希望本文所述对大家java程序设计有所帮助。

原文链接:https://blog.csdn.net/wangbowj123/article/details/76472789

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