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6. 간추려 사용하기

Keyworld

  • ADT

  • Vector(mathematics and physics)

6-1. 분리되어 있던 정보를 모아서 사용하자

  • Ball을 표현하는 데이터 X, Y 좌표

  • 2차원 평면에서 X축 정보와 Y축 정보가 함께 존재할 때 의미를 가짐

  • awt에서 2차원 평면상의 특정 지점을 표현하기 위해 Point class를 정의하고 있음

Exam-6-1-1. Ball class에서 Point class를 사용하도록 수정하라.

  • x, y 변수를 Point class로 변경

확인

  • Source Code

    • class Ball

      • x, y로 분리하여 관리하던 위치 정보를 Point class로 이용한 location으로 변경

6-2. Region 활용하기

Ball class 코드를 보도록 하자.

  • class Ball

    • ball 위치를 위한 location과 크기를 위해 radius를 선언하고 있다.

    • ball의 차지하고 있는 영역을 사각으로 둘러싸는 최소 영역을 region으로 선언하고 있다.

Exam-6-2-1. location, radius 대신 region을 이용하도록 수정하라

  • location, radius 대신 Rectangle을 이용한 region으로 대체

  • 기존에 사용하던 함수의 정의는 수정하지 않고, 구현만 수정


확인

  • Source Code

  • class Ball

  • 물음

    • 코드를 많이 수정하였나?

    • 앞에 만들어 둔 unit test에는 문제가 없나?

    • location, radius와 region은 관계는 어떻게 될까?


참고

  • 필드를 직접 사용하는 것보다 accessor나 mutator를 사용하였다면, accessor와 mutator만 수정해서 적용할 수 있는 것이다.

6-3. Vector class

정의

앞에서 2차원 공간에서의 물체 이동은 \((dx, dy)\), 즉, x축의 변화량과 y축의 변화량을 사용하였다. 하지만, 이것은 물체의 이동을 나타내는 데 한계가 있다.

예를 들어, ball을 30도 각도(\(\theta\))를 10만큼의 크기(\(v\))로 쏜다고 해보자. x축과 y축의 변화량은 얼마인가?

\begin{align*} dx = v sin \theta\\ dy = v cos \theta \end{align*} ---

계산은 가능하다. 하지만, 이것을 매번 하거나 여러 변위량이 중첩하게 된다면 매우 복잡한 계산을 반복적으로 해야 하는 번거로움이 생길 것이다.

이러한 문제 해결을 위해 2차원 공간에서의 물체 이동과 관련된 class를 만들도록 한다.

Vector class는 물리학이나 수학에서 말하는 Vector를 표현한 것이다.

figure30
Figure 1. Vector


Variable

Vector은 좌표계를 기준으로 함으로 dx, dy를 기본으로 갖는다.

  • int dx

    • x축 변화량

  • int dy

    • y축 변화량


Method

Vector은 수학과 물리학에서 이야기하는 벡터로서 각각의 성분을 개별적으로 반환하거나, vector 간 연산이 가능하다.

  • Vector createPosition(int dx, int dy)

    • x축과 y축 변화량으로 생성할 수 있다

  • Vector createDisplacement(int angle, int magnitude)

    • 각도(angle)와 크기(magnitude)로 생성할 수 있다

  • void add(Vector other)

    • vector을 더할 수 있다.

  • void sub(Vector other)

    • vector을 뺄 수 있다.

  • int getDX()

    • X축 변화량

  • int getDY()

    • Y축 변화량

  • int getAngle()

    • X축 +방향을 기준으로한 각도

  • int getMagnitude()

    • 크기

  • void turnDX()

    • Y축을 기준으로 방향 전환

    • x ⇒ -x

  • void turnDY()

    • X축을 기준으로 방향 전환

    • y ⇒ -y

Exam-6-3-1. Vector class를 구현하라

  • x축과 y축의 변화량을 줄 경우와 각도와 크기를 줄 경우를 구분하기 어렵다(정수와 실수로 구분할 수는 있지만….)

  • Vector을 정의하고, 생성자는 class 함수로 정의한다.

    • x축과 y축의 변화량은 createPosition

    • 각도와 크기는 createDisplacement


확인

  • Source Code

  • 물음

  • Position Vector와 Displacement Vector간에는 변환이 자유롭다. 여기서도 그러한가?

  • 그렇지 않다면 무엇이 문제인가?

  • 해결 방법은?

Exam-6-3-2. Vector class를 JUnit으로 확인하라.

  • Vector class는 내부 연산, getter, setter로 구성되어, JUnit 이용한 단위 테스트 적용 가능


확인

  • Source Code

  • Vector class의 instance를 생성하여, 미리 계산된 값과 동일하게 나오는지 확인

6-4. 공간에서의 이동

공간에서의 이동은 물체가 방향과 크기(vector)에 따라 위치가 변하는 것을 말하며, 이를 Vector class로 정의하였다.

Ball의 이동

앞의 MovableBall은 단위 이동량을 dx, dy로 설정하였다. 이것은 방향성을 갖는 힘 또는 에너지인 하나의 데이터를 두개의 정보로 나누어 관리하는 것으로 바람직하지 않고, 프로그램 상에서 오류가 발생할 가능성도 높아진다.

예를 들어, 여러개의 Vector을 관리할 경우, 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. * 여러개의 이동량 데이터가 존재할 경우, dx, dy가 분리되어 관리됨.(예를 들어, dx 배열, dy 배열) * 함께 관리되어야 할 데이터가 3개 이상으로 늘어날 경우, 더욱 복잡해 짐. * Position, Displacement 등의 변환이 빈번할 경우, 코드 복잡성이 높아짐. ** 특정 데이터에서 값을 얻어내는 것이 아닌 함수등을 통해서 계산해 내야함.

MovableBall에 Vector class로 변경하여 적용해 보자.

Exam-6-4-1. 단위 이동량\((dx, dy)\)을 Vector class로 수정하라

  • MovableBall에 정의되어 있는 이동량 관련 변수를 수정하라.

  • 불필요한 함수는 제거하거나 변경하라.

  • MovableBallTest를 수정하여 테스트 코드를 작성하라.

  • 다음 코드를 참고하라.

    • 변경 전

      public class MovableBall extends Ball {
    int dx = 0;
    int dy = 0;
    long movementCount = 0;
        ...
}

    • 변경 후

      public class MovableBall extends Ball {
    Vector vector = new Vector();
    long movementCount = 0;
        ...
}


확인

  • Source Code

  • 물음

    • 무엇이 달라지고, 그 의미는 무엇인가?

    • 코드의 복잡도는 어떻게 달라졌는가?