减少碰撞检查数量的一个好方法是将屏幕分割成不同的部分。然后只将每个球与同一区域的球进行比较。

多年前，我做了一个像你在这里展示的节目。 有一个隐藏的问题(或许多，取决于观点):

如果球的速度太 高，你可以错过碰撞。

而且，几乎在100%的情况下，你的新速度是错误的。不是速度，而是位置。你必须在正确的位置精确地计算新的速度。否则，你只是在一个小的“错误”量上移动球，这可以从前面的离散步骤中得到。

解决方案是显而易见的:你必须分割时间步长，首先移动到正确的位置，然后碰撞，然后在剩下的时间内移动。

I implemented this code in JavaScript using the HTML Canvas element, and it produced wonderful simulations at 60 frames per second. I started the simulation off with a collection of a dozen balls at random positions and velocities. I found that at higher velocities, a glancing collision between a small ball and a much larger one caused the small ball to appear to STICK to the edge of the larger ball, and moved up to around 90 degrees around the larger ball before separating. (I wonder if anyone else observed this behavior.)

一些计算记录显示，在这些情况下，最小平移距离不足以防止相同的球在下一个时间步中发生碰撞。我做了一些实验，发现我可以通过根据相对速度放大MTD来解决这个问题:

dot_velocity = ball_1.velocity.dot(ball_2.velocity);
mtd_factor = 1. + 0.5 * Math.abs(dot_velocity * Math.sin(collision_angle));
mtd.multplyScalar(mtd_factor);

我验证了在修正之前和之后，每次碰撞的总动能都是守恒的。mtd_factor中的0.5值大约是在碰撞后总是导致球分离的最小值。

虽然这个修复在系统的精确物理中引入了少量的错误，但代价是现在可以在浏览器中模拟非常快的球，而不减少时间步长。

改进问题中给出的圆碰撞检测检测圆的解决方案:

float dx = circle1.x - circle2.x,
      dy = circle1.y - circle2.y,
       r = circle1.r + circle2.r;
return (dx * dx + dy * dy <= r * r);

它避免了不必要的“如果有两个返回”和使用不必要的变量。

To detect whether two balls collide, just check whether the distance between their centers is less than two times the radius. To do a perfectly elastic collision between the balls, you only need to worry about the component of the velocity that is in the direction of the collision. The other component (tangent to the collision) will stay the same for both balls. You can get the collision components by creating a unit vector pointing in the direction from one ball to the other, then taking the dot product with the velocity vectors of the balls. You can then plug these components into a 1D perfectly elastic collision equation.

维基百科对整个过程有一个很好的总结。对于任何质量的球，新的速度可以用以下公式计算(其中v1和v2是碰撞后的速度，u1和u2是碰撞前的速度):

如果两个球质量相同，那么速度只是互换。下面是我写的一些类似的代码:

void Simulation::collide(Storage::Iterator a, Storage::Iterator b)
{
    // Check whether there actually was a collision
    if (a == b)
        return;

    Vector collision = a.position() - b.position();
    double distance = collision.length();
    if (distance == 0.0) {              // hack to avoid div by zero
        collision = Vector(1.0, 0.0);
        distance = 1.0;
    }
    if (distance > 1.0)
        return;

    // Get the components of the velocity vectors which are parallel to the collision.
    // The perpendicular component remains the same for both fish
    collision = collision / distance;
    double aci = a.velocity().dot(collision);
    double bci = b.velocity().dot(collision);

    // Solve for the new velocities using the 1-dimensional elastic collision equations.
    // Turns out it's really simple when the masses are the same.
    double acf = bci;
    double bcf = aci;

    // Replace the collision velocity components with the new ones
    a.velocity() += (acf - aci) * collision;
    b.velocity() += (bcf - bci) * collision;
}

至于效率，Ryan Fox是对的，您应该考虑将区域划分为部分，然后在每个部分中进行碰撞检测。请记住，球可以在一个部分的边界上与其他球碰撞，所以这可能会使您的代码更加复杂。不过，在你有几百个球之前，效率可能并不重要。为了获得额外的奖励，你可以在不同的核心上运行每个部分，或者在每个部分中拆分碰撞处理。

为了澄清Ryan Fox的建议，将屏幕分割成区域，并且只检查区域内的冲突……

例如，将游戏区域分割成一个方格网格(即每边有一个单位长度)，并检查每个方格网格之间的冲突。

这绝对是正确的解决方案。唯一的问题(正如另一个帖子指出的那样)是跨边界的碰撞是一个问题。

解决方案是在第一个网格上以0.5单位的垂直和水平偏移覆盖第二个网格。

然后，任何跨越第一个网格边界的碰撞(因此不会被检测到)将在第二个网格的方格内。只要跟踪已经处理过的碰撞(因为可能会有一些重叠)，就不必担心处理边缘情况。所有的碰撞都将发生在其中一个网格上的方格内。