// Julio 29th, 2009 // 1 Comment » // game development, programación
Ahora que estaba haciendo el clon del Missile Commander, me dieron ganas de implementar un movimiento más realista en los misiles.
En lugar de que simplemente tuvieran una velocidad lineal desde que salen hasta que explotan al llegar a su destino, quería que aceleraran a la hora de hacer su despegue.
Recordé que tengo un muy buen libro que habla sobre steering behaviors (comportamientos de dirección), y decidí implementarlos en Ruby.
Los steering behaviors usan mucha matemática de vectores, así que me puse a desarrollar una pequeña clase para realizar un par de cálculos comunes: longitud y normalización — conforme las necesite, le iré agregando otras operaciones útiles.
La clase Vector2d
Esta es la clasecita que me ayudará a darle vida a un sinnúmero de entidades virtuales en mis futuros proyectos. 
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| require 'benchmark'
class Vector2d
attr_reader :x, :y
def initialize(x=0,y=0)
clear_length
@x = x
@y = y
end
def clear_length
@length = nil
@length_sq = nil
end
def length
Math.sqrt(length_sq)
end
def sub_memoized_length
Math.sqrt(memoized_length_sq)
end
def memoized_length
@length ||= Math.sqrt(length_sq)
end
def length_sq
@x*@x + @y*@y
end
def memoized_length_sq
@length_sq ||= @x*@x + @y*@y
end
def normalize
Vector2d.new(@x/length, @y/length)
end
def normalize!
@x = @x/length
@y = @y/length
clear_length
self
end
def x=(x)
clear_length
@x = x
end
def y=(y)
clear_length
@y = y
end
end
Benchmark.bm do |x|
a = Vector2d.new(23,45)
x.report do
1.upto(1000000) do
a.length
end
end
x.report do
1.upto(1000000) do
a.sub_memoized_length
end
end
x.report do
1.upto(1000000) do
a.memoized_length
end
end
end |
Conforme la programaba se me ocurrió hacer unas optimizaciones, lo que dio como resultado los métodos que incluyen la palabra memoized en su nombre.
Hice unas benchmarks (pruebas de tiempo) —¡mi primer benchmark en Ruby! 
— para medir que tanto afectaban mis supuestas optimizaciones, y esto fue lo que descubrí:
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| -*- mode: compilation; default-directory: "~/development/gamedev/steering/" -*-
Compilation started at Wed Jul 29 23:52:19
/usr/bin/ruby -w /home/lobo/development/gamedev/steering/vehicle.rb
user system total real
1.460000 0.000000 1.460000 ( 1.480273)
1.310000 0.000000 1.310000 ( 1.352205)
0.270000 0.000000 0.270000 ( 0.276391)
Compilation finished at Wed Jul 29 23:52:22 |
Una breve explicación
La prueba consistió en calcular la longitud de un vector determinado, un millón de veces.
La técnica de optimización usada se llama: Memoization.
En computación, memoization es una técnica de optimización que se usa principalmente para incrementar la velocidad de los programas de computadora al evitar que las llamadas repetidas a una función recalculen los resultados de entradas previamente procesadas.
El primer método medido:
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| def length
Math.sqrt(length_sq)
end |
Calcula calcula la raíz cuadrada cada vez que es llamado, además calcula la suma de los cuadrados de X y Y.
Tarda: 1.480273 segundos
El segundo método:
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| def sub_memoized_length
Math.sqrt(memoized_length_sq)
end |
Se ahorra el cálculo de los cuadrados de X y Y al guardar en una variable de instancia el cálculo realizado previamente.
Tarda: 1.352205 segundos
El tercer método:
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| def memoized_length
@length ||= Math.sqrt(length_sq)
end |
Se ahorra el cálculo de la raíz cuadrada mientras X y Y no cambien.
Tarda: 0.276391 segundos
¿Qué tal?
En los juegos es necesario hacer todas las optimizaciones posibles, ya que las operaciones se están realizando una y otra vez en cada ciclo del game loop.
Creo que estás me vendrán muy bien.
P.D. Estas pruebas fueron hechas con Ruby 1.9.
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