n体の重力誘引アルゴリズムを最適化する

Question

私は2dの原始惑星系のディスクのシミュレーションを書いていますが、今ではもっとも時間がかかるコードは重力の引力を計算することです。これは私が現在使っているコードです。

for(int i=0; i<particleCount; i++){ 
    if(boolArray[i]){ //boolArray is linked with particleArray, false means the linked particle has collided with another particle and no longer exists 
     double iX = particleArray[i].getXPosition(); 
     double iY = particleArray[i].getYPosition(); 
     double iM = particleArray[i].getMass(); 
     for(int j=0; j<particleCount; j++){ 
      if(i!=j&&boolArray[j]){ 
       double rX = iX-particleArray[j].getXPosition(); 
       double rY = iY-particleArray[j].getYPosition(); 
       double rT = Math.sqrt(rX*rX+rY*rY); 
       double rF = rT*rT*rT; 
       double fT = -constantGravity*iM*particleArray[j].getMass()/rF; 
       particleArray[i].updateForce(rX*fT, rY*fT); 
      } 
     } 
    } 
} 

誰もがそれをスピードアップする方法上の任意のアイデアを持っていますか？私はsqrt in

double rT = Math.sqrt(rX*rX+rY*rY); 

が最大の原因だと思っていますが、私はそれを取り除くことさえできるのかどうかは分かりません。

コンパイル準備のコードは、あなたがポイントのペアごとに二回計算しているhttps://github.com/quietsamurai98/2D-Accretion-Simulation/tree/Trails-png

Answer 1

で見つけることができます。 これを試してください。

for (int i = 0; i < particleCount; i++) { 
    if (boolArray[i]) { // boolArray is linked with particleArray, false 
         // means the linked particle has collided with 
         // another particle and no longer exists 
     double iX = particleArray[i].getXPosition(); 
     double iY = particleArray[i].getYPosition(); 
     double iM = particleArray[i].getMass(); 
     for (int j = i + 1; j < particleCount; j++) { 
      if (boolArray[j]) { 
       double rX = iX - particleArray[j].getXPosition(); 
       double rY = iY - particleArray[j].getYPosition(); 
       double rT = Math.sqrt(rX * rX + rY * rY); 
       double rF = rT * rT * rT; 
       double fT = -constantGravity * iM * particleArray[j].getMass()/rF; 
       particleArray[i].updateForce(rX * fT, rY * fT); 
       particleArray[j].updateForce(-rX * fT, -rY * fT); 
      } 
     } 
    } 
} 

Answer 2

クワッドツリー（または3次元のオクト）を使用することもできます。次に、同じセル内の各ボディからの重力を計算し、その後、すべての外部セルについて、セル内の質量の合計を計算し、その質量でそのセルの中心から重力を計算します。これで精度は落ちますが、バランスのとれたクワッドツリーと非常に多くのN-Bodyがかなりリアルに見えます。 https://en.wikipedia.org/wiki/Barnes%E2%80%93Hut_simulation