物理模拟:设计思想

Question

我是一名应用物理专业的学生，目前正在模拟蛋白质中多个质子的磁相互作用。

我只有很少的编程经验，几乎没有使用OOP的经验，有很多信息需要我处理。特别是在如何设计我的模型的方式是灵活的，可以很容易地扩展以后。

到目前为止，我一直在编写我的类图。我的方法是创建一个physObject类，实现不同的behaviour-interfaces。因此，在我的例子中，所有Protons都将实现MagneticBaheviour接口。

我尝试让我的设计尽可能松耦合，使其可重用。因此，稍后有人可能会添加一个GravitationalBehaviour来模拟物理物体的引力行为。

这是我现在的班级图的草图。然而，我对一些连接并不满意，我也不知道如何在uml图表中可视化我的复杂系统。也就是说，为了计算ActingBField，我需要有关到其他physObjects的距离的信息。而且，每次(即physObject的位置)发生变化时，必须再次在每个现有的physObject上计算ActingBField。

此外，在physObject上具有MagneticBehaviour的作用磁场将导致BlochEquations的调用，从而导致Magnetization的改变，从而导致对ActingBField的新计算。你明白了吧。

因此，我的系统包含了许多递归模式，当特定对象的值发生变化时，对象需要能够自动传递所需的信息。

我的第一种方法是使用观察者模式，使我的physObject成为一个Observable，而每个Behaviour-interface都是一个Observer。然而，我也读到了事件/案例/状态驱动编程的文章。这听起来也符合我的问题，但我不知道哪一个申请一个模拟。我想我可以为一些方法定义一个调用条件，我甚至不知道如何可视化这个设计。

最后，但同样重要的是，到目前为止，我所做的只是关注模拟的物理模型。然而，为了使这个模拟可以使用，我想我需要找到一种方法来将这个模型连接到某种用户，即设置模拟的时间周期或选择要查看的数据。

我将如何使用uml图将其可视化？我需要考虑或完全忘记什么概念？

我很高兴在正确的方向上提供任何帮助，我也很感谢到目前为止任何能够做到这一点的人。谢谢你阅读^^

Answer 1

在进入OO模型的兔子洞之前，我会考虑第一原则。

最佳方法

在我看来，你有一个房间，一个房间里的物品列表，以及与每个物品相关的一些值(包括一个3D位置，所以有三个数字，还有某种磁化值)。你可能不需要代表房间--从物品清单开始。

现在，对于少量的项目，您可以很容易地画在黑板上。你想模拟什么？是在相互磁力作用下，每个物体在太空中的运动吗？如果我们假设在时间上向前移动1秒，你将如何在纸面上计算由于磁力引起的位置变化？把算法写下来。

计算机现在可以编程为更多的项目，更多的时间步骤，比你希望的手工做这些计算。

OOP

上的其他点

面向对象编程的主要工业应用，实际上被发现是有效的，是允许由远不止一个人(通常是不同公司的数千人)组成的团队编写交互的软件组件。

二三十年前，对于OOP应该如何建模“真实世界”，有很多更广泛的炒作。在现实中，这种方法通常只会导致现实世界的简单模型，这些模型根本不是真实的，但也(自相矛盾地)导致极其复杂和集成不良的程序。

你试图用计算机做的不是模拟物理世界，而是自动化一个计算过程，产生一组数字，在不同的时刻代表物理世界的状态。

一旦你计算出了数字，它们就可以由计算机绘制和动画，就像在纸上生成一个图表一样，从计算数字开始，以及如何从绘制每一个图表开始。

Answer 2

因此，我的问题已经过去一段时间了，从那以后，我调整了我的设计。所以我想出的是：

粒子的性质现在更清晰了，所有的计算都将在我的PhysicsSystems中进行。PhysicsWorld将跟踪所有PhysicsSystems，并在仿真的每一时间步骤运行一次update()-method。