实现基于查表的三角函数

2024-03-03

对于我在业余时间实现的视频游戏,我尝试使用查找表实现我自己的 sinf()、cosf() 和 atan2f() 版本。目的是使实现速度更快,但准确性较低。

我的初步实现如下。这些函数可以工作,并返回良好的近似值。唯一的问题是他们是slower而不是调用标准 sinf()、cosf() 和 atan2f() 函数。

那么,我做错了什么?

// Geometry.h includes definitions of PI, TWO_PI, etc., as
// well as the prototypes for the public functions
#include "Geometry.h"

namespace {
    // Number of entries in the sin/cos lookup table
    const int SinTableCount = 512;

    // Angle covered by each table entry
    const float SinTableDelta = TWO_PI / (float)SinTableCount;

    // Lookup table for Sin() results
    float SinTable[SinTableCount];

    // This object initializes the contents of the SinTable array exactly once
    class SinTableInitializer {
    public:
        SinTableInitializer() {
            for (int i = 0; i < SinTableCount; ++i) {
                SinTable[i] = sinf((float)i * SinTableDelta);
            }
        }
    };
    static SinTableInitializer sinTableInitializer;

    // Number of entries in the atan lookup table
    const int AtanTableCount = 512;

    // Interval covered by each Atan table entry
    const float AtanTableDelta = 1.0f / (float)AtanTableCount;

    // Lookup table for Atan() results
    float AtanTable[AtanTableCount];

    // This object initializes the contents of the AtanTable array exactly once
    class AtanTableInitializer {
    public:
        AtanTableInitializer() {
            for (int i = 0; i < AtanTableCount; ++i) {
                AtanTable[i] = atanf((float)i * AtanTableDelta);
            }
        }
    };
    static AtanTableInitializer atanTableInitializer;

    // Lookup result in table.
    // Preconditions: y > 0, x > 0, y < x
    static float AtanLookup2(float y, float x) {
        assert(y > 0.0f);
        assert(x > 0.0f);
        assert(y < x);

        const float ratio = y / x;
        const int index = (int)(ratio / AtanTableDelta);
        return AtanTable[index];    
    }

}

float Sin(float angle) {
    // If angle is negative, reflect around X-axis and negate result
    bool mustNegateResult = false;
    if (angle < 0.0f) {
        mustNegateResult = true;
        angle = -angle;
    }

    // Normalize angle so that it is in the interval (0.0, PI)
    while (angle >= TWO_PI) {
        angle -= TWO_PI;
    }

    const int index = (int)(angle / SinTableDelta);
    const float result = SinTable[index];

    return mustNegateResult? (-result) : result;
}

float Cos(float angle) {
    return Sin(angle + PI_2);
}

float Atan2(float y, float x) {
    // Handle x == 0 or x == -0
    // (See atan2(3) for specification of sign-bit handling.)
    if (x == 0.0f) {
        if (y > 0.0f) {
            return PI_2;
        }
        else if (y < 0.0f) {
            return -PI_2;
        }
        else if (signbit(x)) {
            return signbit(y)? -PI : PI;
        }
        else {
            return signbit(y)? -0.0f : 0.0f;
        }
    }

    // Handle y == 0, x != 0
    if (y == 0.0f) {
        return (x > 0.0f)? 0.0f : PI;
    }

    // Handle y == x
    if (y == x) {
        return (x > 0.0f)? PI_4 : -(3.0f * PI_4);
    }

    // Handle y == -x
    if (y == -x) {
        return (x > 0.0f)? -PI_4 : (3.0f * PI_4);
    }

    // For other cases, determine quadrant and do appropriate lookup and calculation
    bool right = (x > 0.0f);
    bool top = (y > 0.0f);
    if (right && top) {
        // First quadrant
        if (y < x) {
            return AtanLookup2(y, x);
        }
        else {
            return PI_2 - AtanLookup2(x, y);
        }
    }
    else if (!right && top) {
        // Second quadrant
        const float posx = fabsf(x);
        if (y < posx) {
            return PI - AtanLookup2(y, posx);
        }
        else {
            return PI_2 + AtanLookup2(posx, y);
        }
    }
    else if (!right && !top) {
        // Third quadrant
        const float posx = fabsf(x);
        const float posy = fabsf(y);
        if (posy < posx) {
            return -PI + AtanLookup2(posy, posx);
        }
        else {
            return -PI_2 - AtanLookup2(posx, posy);
        }
    }
    else { // right && !top
        // Fourth quadrant
        const float posy = fabsf(y);
        if (posy < x) {
            return -AtanLookup2(posy, x);
        }
        else {
            return -PI_2 + AtanLookup2(x, posy);
        }
    }

    return 0.0f;
}

“过早的优化是万恶之源”——Donald Knuth

如今,编译器为三角函数提供了非常高效的内在函数,可以充分利用现代处理器(SSE 等),这解释了为什么你很难击败内置函数。不要在这些部分上浪费太多时间,而是专注于可以使用分析器发现的真正瓶颈。

本文内容由网友自发贡献,版权归原作者所有,本站不承担相应法律责任。如您发现有涉嫌抄袭侵权的内容,请联系:hwhale#tublm.com(使用前将#替换为@)

实现基于查表的三角函数 的相关文章

  • 在 Web 浏览器中禁用 F5 [重复]

    这个问题在这里已经有答案了 可能的重复 禁用浏览器的后退按钮 https stackoverflow com questions 961188 disable browsers back button 如何禁用浏览器上的 F5 刷新 htt
  • Nullable 是不可能的,为什么不呢? [复制]

    这个问题在这里已经有答案了 如果这是一个愚蠢的问题 请原谅 我正在尝试更好地理解 Net 中的 Nullable 类型 从我从 Microsoft 源代码 使用 ReSharper 中注意到的内容 我了解到 Nullable 是一个结构 而
  • 当其源是 https uri 时如何使 wpf MediaElement 播放

    在 wpf 独立应用程序 exe 中 我在主窗口中包含了 MediaElement
  • EventHandler 应该始终用于事件吗?

    我一直在愉快地使用自定义委托类型和通用编写事件Action委托类型 没有真正考虑我在做什么 我有一些很好的扩展助手Action and EventHandler这使我倾向于使用那些预定义的委托类型而不是我自己的委托类型 但除此之外 除了惯例
  • OpenGL缓冲区更新[重复]

    这个问题在这里已经有答案了 目前我正在编写一个模拟水的程序 以下是我所做的步骤 创建水面 平面 创建VAO 创建顶点缓冲区对象 在其中存储法线和顶点 将指针绑定到此 VBO 创建索引缓冲区对象 然后我使用 glDrawElements 渲染
  • libtool 在 Ubuntu 13.04 上构建 thrift 0.9.1 时出错

    在 Ubuntu 13 04 上构建 thrift 0 9 1 支持 C C java C perl python 时出现此错误 configure 不带任何选项运行 make 不带任何选项运行 Making all in test mak
  • 为什么在 C++ 中声明枚举时使用 typedef?

    我已经很多年没有写过任何 C 了 现在我正试图重新开始 然后我遇到了这个并考虑放弃 typedef enum TokenType blah1 0x00000000 blah2 0X01000000 blah3 0X02000000 Toke
  • 如何查明 .exe 是否正在 C++ 中运行?

    给定进程名称 例如 程序 exe C 标准库没有这样的支持 您需要一个操作系统 API 来执行此操作 如果这是 Windows 那么您将使用 CreateToolhelp32Snapshot 然后使用 Process32First 和 Pr
  • DataGridView 列中的数字文本框

    我有一个DataGridView 我想要它的第一列或任何所需的列 其中有textboxes在其中 成为NUMERIC ONLY 我目前正在使用这段代码 private void dataGridViewItems EditingContro
  • 名称查找、实例化点 (POI) 和基本类型

    以下代码针对 X 进行编译 但不适用于 double struct X void foo double void foo X namespace NN struct A void foo A foo double error foo not
  • 在 C 语言中替换宏内的宏

    我正在尝试使代码部分可重用 我下面的评论片段没有达到我想要的效果 define NAME ABC define LOG SIZE NAME LEN 我想LOG SIZE决心ABC LEN 我尝试过使用 但没能让它发挥作用 LOG SIZE在
  • 将 2 个字节转换为整数

    我收到一个 2 个字节的端口号 最低有效字节在前 我想将其转换为整数 以便我可以使用它 我做了这个 char buf 2 Where the received bytes are char port 2 port 0 buf 1 port
  • WinForms - 加载表单时如何使用 PaintEventArgs 运行函数?

    我试图理解图形 在 Graphics FromImage 文档中 它有这样的示例 private void FromImageImage PaintEventArgs e Create image Image imageFile Image
  • 使用 Unity 在 C# 中发送 http 请求

    如何使用 Unity 在 C 中发送 HTTP GET 和 POST 请求 我想要的是 在post请求中发送json数据 我使用Unity序列化器 所以不需要 新的 我只想在发布数据中传递一个字符串并且能够 将 ContentType 设置
  • 用数组或向量实现多维数组

    我想使用单个数组或向量实现多维数组 可以像通常的多维数组一样访问它 例如 a 1 2 3 我陷入困境的是如何实施 操作员 如果数组的维数为 1 则 a 1 应该返回位于索引 1 处的元素 但是如果维数大于一怎么办 对于嵌套向量 例如 3 维
  • 与 Entity Framework Core 2.0 的一对零关系

    我正在使用 C 和 NET Framework 4 7 将 Entity Framework 6 1 3 Code First 库迁移到 Entity Framework Core 我一直在用 Google 搜索 Entity Framew
  • 初始化列表在 VC10 中不起作用

    我在 VC 2010 中编写了这个程序 class class1 public class1 initializer list
  • 在 C 中使用 #define 没有任何价值

    If a define没有任何价值地使用 例如 define COMMAND SPI 默认值是0吗 不 它的评估结果为零 从字面上看 该符号被替换为空 然而 一旦你有了 define FOO 预处理器条件 ifdef FOO现在将是真的 另
  • 如何在 Razor 编辑视图中显示选中的单选按钮 Asp net core mvc

    尽管 Razor 视图中的 Asp 网络核心代码 model List
  • 如何在c中断言两个类型相等?

    在 C 中如何断言两种类型相等 在 C 中 我会使用 std is same 但搜索 StackOverflow 和其他地方似乎只能给出 C 和 C 的结果 在C中没有办法做到这一点吗 请注意 这不是询问变量是否具有某种类型 而是询问两个类

随机推荐

  • 不在异步方法中等待任务的注意事项

    我正在开发一个 Web API 项目 该项目使用 Azure 的托管缓存服务将数据库结果缓存在内存中 以缩短响应时间并减少数据库的重复流量 当尝试将新项目放入缓存时 有时会抛出特定于缓存的异常 代码为DataCacheErrorCode R
  • 如何使用 Paramiko 运行 sudo? (Python)

    我尝试过的 invoke shell then channel send su然后发送密码导致不是root invoke shell 进而channel exec command导致 通道已关闭 错误 transport open sess
  • python * 运算符的正确名称?

    操作员的正确名称是什么 as in function args 解压 解压 还有别的吗 在 Ruby 和 Perl 6 中 这被称为 splat 我认为大多数人 如果你这么称呼的话 那些社区会明白你的意思 The Python教程 docs
  • SQL Server 2000 - 调试死锁

    我正在寻找有关如何调试和解决 SQL Server 2000 数据库中的死锁问题的建议 有人建议我使用跟踪标志 1024 和 3605 我发现它们可以提供以下信息 1024 此跟踪标志返回参与死锁的锁的类型以及受影响的当前命令 3605 此
  • 如何让背景图像跨越网格布局

    我有一个网格布局 假设第一行有 2 行 2 列 第二行有 3 列 它们之间的网格间隙为 10px 给每个网格一个背景图像是没有问题的 但是 如果我希望它们都具有相同的背景图像 该背景图像从左上角网格开始并继续 跨越直到右下角网格 所有网格上
  • 递归Kaatsuba 乘法不起作用?

    我正在尝试实施唐叶乘法 https en wikipedia org wiki Karatsuba algorithm通过递归调用 下面的代码应该可以工作 但我一直得到错误的答案 有什么想法吗 public static long kara
  • Java RandomString类[重复]

    这个问题在这里已经有答案了 可能的重复 HangMan RandomString 类 https stackoverflow com questions 13818297 hangman randomstring class 以下是方向 创
  • 将 UITableView 添加到现有 ViewController

    我正在尝试添加一个UITableView到现有的UIViewController以编程方式 My run h文件有这个 interface runTests UIViewController
  • 将 process.env.NODE_ENV 与 String 进行比较

    为什么当我比较这两个时我得到false const production process env NODE ENV production 即使当我设置process env NODE ENV到生产我仍然得到false value Why E
  • 获取python项目使用的所有模块/包

    我有一个 python GUI 应用程序 现在我需要知道应用程序链接到的所有库 这样我就可以检查所有库的许可证兼容性 我尝试过使用 strace 但 strace 似乎会报告所有包 即使应用程序未使用它们 而且 我尝试了 python Mo
  • 如何更改 mysql 表列默认值?

    我有一个带有 type 列的表timestamp默认值current timestamp并更新至current timestamp每次更新时 我想删除此列上的 更新时 功能 怎样写alter语句呢 我尝试了以下方法 ALTER TABLE
  • 模块在角度模块中没有导出成员错误

    我想创建一个功能模块来处理上传的前端 上传组件 html没有错误
  • 从 Eclipse 插件使用 Jython

    当从 Eclipse 插件运行时 我很难让 jython 正常工作 我有一个简单的对象工厂 它加载符合 Java 接口的 python 模块 所有这些在独立模式下都可以正常工作 然而 当我将其打包为 Eclipse 插件时 我根据一些变量收
  • gnu sort - 默认缓冲区大小

    我已阅读全文文档 http www gnu org software coreutils manual html node sort invocation html sort invocation对于 gnu sort 并在线搜索 但我找不
  • JS 将 blob url 转换为 Base64 文件

    有如下代码 console log blob var reader new window FileReader reader onloadend function console log reader result reader readA
  • 如何在 Flutter 中点击其他小部件时打开 DropdownButton?

    我需要有一个DropdownButton当点击其他一些小部件时 选项列表会以编程方式打开 显示 我知道这可能不是 UI 最佳实践 但我需要这种行为 举个例子 在像下面这样的结构中 我可能需要用胶带固定Text every 来打开邻近的Dro
  • 在 php 下拉列表中设置默认选项并在提交查询时保留

    我有下面的代码 它从 php ini 创建下拉菜单 我想在这里实现两件事 1 我想将其中一个选项设置为默认 它可以是硬编码的或从查询中选择的 2 当按下按钮时 应保留所选选项 我可以使用会话数据检索所选选项 echo print versi
  • PostgreSQL 10 => 11.1 关于 Brew 更新问题

    试图找到一条迁移路线PostgreSQL 10 6 to postgreSQL 11 1 Using pg upgrade 从两个版本 给我错误 从11 1我认为这将用于将过时的表格转换为货币 usr local Cellar postgr
  • 检查 ipython 中最后一个命令的退出状态

    有谁知道如何在 ipython 中检查最后执行的命令 退出代码 的状态 它应该存储为 exit code运行命令后 至少在即将发布的 v0 11 版本中
  • 实现基于查表的三角函数

    对于我在业余时间实现的视频游戏 我尝试使用查找表实现我自己的 sinf cosf 和 atan2f 版本 目的是使实现速度更快 但准确性较低 我的初步实现如下 这些函数可以工作 并返回良好的近似值 唯一的问题是他们是slower而不是调用标