C#向量类-插值设计决策

Question

目前，我正在用Vector编写一个C#类，现在我要指出的是，我想要实现一个函数/方法来在两个向量之间插值。(显而易见)也是我的第一个解决方案是将其作为向量类本身中的一个方法实现：

public class Vector3D
{
    public static Vector3D LinearInterpolate(Vector3D vector1,
        Vector3D vector2, double factor) { ... }

    public Vector3D LinearInterpolate(Vector3D other, double factor { ... }
}

(我决定提供两个向量作为参数的静态方法和一个非静态的方法，其中只有一个向量作为参数)

但后来我想到了使用扩展方法(例如，在一个单独的类中定义的，例如Interpolation )，因为插值并不仅仅限于向量。因此，这可能是另一种方法：

public class Vector3D { ... }

public static class Interpolation
{
    public static Vector3D LinearInterpolate(this Vector3D vector,
        Vector3D other, double factor) { ... }
}

下面是一个示例，展示了如何使用不同的实现：

{
    var vec1 = new Vector3D(5, 3, 1);
    var vec2 = new Vector3D(4, 2, 0);
    Vector3D vec3;

    vec3 = vec1.LinearInterpolate(vec2, 0.5); //1
    vec3 = Vector3D.LinearInterpolate(vec1, vec2, 0.5); //2

    //or with extension-methods

    vec3 = vec1.LinearInterpolate(vec2, 0.5); //3 (same as 1)
    vec3 = Interpolation.LinearInterpolation(vec1, vec2,
    0.5); //4
}

我真的不能决定哪种设计更好。在如何实现与上述方法/功能类似的方法/功能方面，是否存在经验法则，还是说这是一个优先考虑的问题？我真的很想听听你对什么更好--如果可能的话--为什么。

Answer 1

也许是我来自Java，但我真的不喜欢扩展方法，除非有很好的理由。

如果您想重用操作代码，解决方案应该是组合。创建一个在Interpolator上操作的IEnumerable<double> (不幸的是，C#似乎缺少与java.lang.Number相当的功能，因此您无法轻松地使该类泛化)。我不认为您的Vector类也实现它是个坏主意。

为了获得额外的分数，请使类成为定义操作的接口，并在对象中注入接口的实例，这样您就可以随意更改实现(如果它们与方法签名匹配，甚至可以使用其他类型的内插)。

Answer 2

不要使用静态类、静态方法(包括扩展方法)，除非确实需要它们(可能是因为遗留代码，或者是因为扩展了.Net框架对象)。

关于为什么静态不好的深入解释可以找到这里。

对于您的Vector3类，为什么不直接编写一个(非静态)类呢？

public interface ILinearInterpolation
{
     void Interpolate(Vector3 a, Vector3 b, double factor);        
}

现在，您可以针对该接口编写一个实现。

另一种方法是将一个成员方法内插--但是您应该尽量保持类接口简单、小。现在，我同意向量类和矩阵类是一个例外，因为它们比大多数其他类具有更大的固有特性集，因为向量应该能够做很多数学方面的事情；您在注释中提到了标准化()作为一个例子。尽管如此，我觉得插值应该在它自己的类中。

Answer 3

我将使用接口和泛型(Vector2、Vector4等)对插值实现类使用相同的实现，然后添加一个扩展方法以使使用更加干净。

public class Vector3
{
    //Implementation
}

public interface IInterpolation<T>
{
    T Interpolate(T first, T second, double factor);
}

public class LinearInterpolation<T> : IInterpolation<T>
{
    T Interpolate(T first, T second, double factor)
    {
        return first + ((second - first) * t);
    }
}

public static Vector3Helper
{
    public static Vector3 LinearInterpolation(this Vector3 vector, Vector3 other, double factor)
    {
        var interpolation = new LinearInterpolation<Vector3>()
        return interpolation.Interpolate(vec1, vec2, 0.5);
    }
}

用法：

Vector3 vec1 = new Vector3(1, 1, 2);
Vector3 vec2 = new Vector3(3, 1, 2);

var interpolation = new LinearInterpolation<Vector3>()
var result interpolation.Interpolate(vec1, vec2, 0.5);

或者使用扩展方法：

var result = vec1.LinearInterpolation(vec2 0.5);