Unity API详解——Random类

Random类是Unity中用于产生随机数的类，不可以实例化，只有静态属性和静态方法。本博客主要介绍了Random类的一些静态属性。

一、Random类静态属性

在Random类中，涉及的静态属性有insideUnitCircle属性、insideUnitSphere属性、onUnitSphere属性、rotationUniform属性、rotation属性和seed属性。由于属性insideUnitCircle、insideUnitSphere和onUnitSphere功能相近，属性rotationUniform和rotation的功能也相近，于是把它们放到一起介绍，接下来详细介绍这些属性。

insideUnitCircle属性：圆内随机点

1、基本语法

public static Vector2 insideUnitCircle { get; } 

2、功能说明

此属性用于返回一个半径为1的圆内的随机点坐标，返回值为Vector2类型

notes：insideUnitSphere属性和onUnitSphere属性功能相似。

• insideUnitSphere属性：返回一个半径为1的球内的随机点坐标，返回值为Vector3类型
• insideUnitSphere属性：返回一个半径为1的球表面的随机点坐标，返回值为Vector3类型

3、代码实现

通过实例演示属性insideunitCircle、insideUnitSphere和onUnitSphere的使用

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class insideUnitCircle_test : MonoBehaviour
{
    public GameObject go;
    void Start()
    {
        //每隔0.4秒执行一次use_rotationUniform方法
        InvokeRepeating("use_rotationUniform", 1.0f, 0.4f);
    }

    void use_rotationUniform()
    {
        //在半径为5的圆内随机位置实例化一个GameObject对象
        //Vector2实例转为Vector3时，z轴分量默认为0
        Instantiate(go, Random.insideUnitCircle * 5.0f, Quaternion.identity);
        //在半径为5的球内随机位置实例化一个GameObject对象
        Instantiate(go, Vector3.forward * 15.0f + 5.0f * Random.insideUnitSphere, Quaternion.identity);
        //在半径为5的球表面随机位置实例化一个GameObject对象
        Instantiate(go, Vector3.forward * 30.0f + 5.0f * Random.insideUnitSphere, Quaternion.identity);
    }
}

在这段代码中，首先声明了一个公共的GameObject变量go，然后再方法use_rotationUniform中分别使用Random属性insideUnitCircle、insideUnitSphere和onUnitSphere的返回值作为实例化对象的参考位置，最后在Start方法中调用InvokeRepeating方法，每隔0.4秒执行一次use_rotationUniform方法。

二、rotationUniform属性

均匀分布特征

1、基本语法

public static Quaternion rotationUniform { get; } 

2、功能说明

此属性用于返回一个随机且符合均匀分布特征的rotation值。所谓均匀分布特征，简单来说就是指每个可能出现的随机数的概率是相等的。例如，设随机数产生函数f(x)=x%7，x的取值范围为[0,10]，则当x从0增大到10时，出现f(x)=0的次数有两次，分别为当x=0和x=7时；而f(x)=5的机会只有一次，即x=5时，所以f(x)的序列不是均匀分布的随机分布。为了使得f(x)中每个值出现的概率相等，可以把x的取值范围扩展为[0,7n]，其中n为正整数，这样f(x)产生每个值得概率就相等了。

1、规范化向量：

Vector3 normalized = position.normalized;

2、向量加法：

Vector3 vectorA = new Vector3(1.0f, 1.0f, 1.0f);
Vector3 vectorB = new Vector3(2.0f, 2.0f, 2.0f);
Vector3 sum = vectorA + vectorB;

3、向量减法：

Vector3 vectorA = new Vector3(1.0f, 1.0f, 1.0f);
Vector3 vectorB = new Vector3(2.0f, 2.0f, 2.0f);
Vector3 difference = vectorA - vectorB;

4、向量乘法：

Vector3 vectorA = new Vector3(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 scaled = vectorA * 2.0f;

5、向量除法：

Vector3 vectorA = new Vector3(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 scaled = vectorA / 2.0f;

6、计算两个向量的点积：

Vector3 vectorA = new Vector3(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 vectorB = new Vector3(4.0f, 5.0f, 6.0f);
float dot = Vector3.Dot(vectorA, vectorB);

7、计算两个向量的叉积

Vector3 vectorA = new Vector3(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 vectorB = new Vector3(4.0f, 5.0f, 6.0f);
Vector3 cross = Vector3.Cross(vectorA, vectorB);

8、将向量缩放为指定大小：

Vector3 vectorA = new Vector3(1.0f, 2.0f, 3.0f);
Vector3 scaled = Vector3.Scale(vectorA, new Vector3(2.0f, 2.0f, 2.0f));

9、对向量进行旋转变换：

三、实例

使用C#和Unity中的Vector3类开发的简单游戏示例。游戏的玩法非常简单，玩家需要控制一个小球，避开障碍物，尽可能多地吃到食物。

1、创建物体

首先，我们需要创建一个空物体并将其命名为“Ball”。将以下代码附加到该物体上，以使其能够移动：

using UnityEngine;

public class Ball : MonoBehaviour
{
    public float speed = 10f; // 移动速度

    private Rigidbody rb; // 刚体组件

    void Start()
    {
        rb = GetComponent<Rigidbody>();
    }

    // 移动
    void FixedUpdate()
    {
        float moveHorizontal = Input.GetAxis("Horizontal");
        float moveVertical = Input.GetAxis("Vertical");

        Vector3 movement = new Vector3(moveHorizontal, 0.0f, moveVertical);

        rb.AddForce(movement * speed);
    }
}

这将使小球在水平和垂直方向上移动。接下来，我们需要创建一些障碍物和食物。为此，我们可以使用Unity的基本图形对象，如Cube和Sphere，并在它们上面添加随机的初始位置和不同的颜色。

2、计分系统

让我们为游戏添加一个计分系统。每当小球吃到一个食物时，分数将增加，并且游戏将生成一个新的食物。同样，每当小球撞到一个障碍物时，游戏将结束。

using UnityEngine;
using UnityEngine.UI;

public class GameController : MonoBehaviour
{
    public Text scoreText; // 文本组件
    public GameObject foodPrefab; // 食物对象
    public GameObject[] obstacles; // 障碍物对象数组
    public int foodCount; // 食物数量

    private int score = 0; // 分数

    // 初始化
    void Start()
    {
        // 创建障碍物
        for (int i = 0; i < obstacles.Length; i++)
        {
            Vector3 position = new Vector3(Random.Range(-10.0f, 10.0f), 0.5f, Random.Range(-10.0f, 10.0f));
            Instantiate(obstacles[i], position, obstacles[i].transform.rotation);
        }

        // 创建食物
        for (int i = 0; i < foodCount; i++)
        {
            Vector3 position = new Vector3(Random.Range(-10.0f, 10.0f), 0.5f, Random.Range(-10.0f, 10.0f));
            Instantiate(foodPrefab, position, foodPrefab.transform.rotation);
        }

        // 显示分数
        UpdateScoreText();
    }

    // 更新分数
    void UpdateScoreText()
    {
        scoreText.text = "SCORE: " + score;
    }

    // 加分
    public void AddScore(int value)
    {
        score += value;
        UpdateScoreText();
    }

    // 游戏结束
    public void GameOver()
    {
        // 显示游戏结束画面

        // 重载场景
        SceneManager.LoadScene(SceneManager.GetActiveScene().name);
    }
}

在此代码中，我们使用了UnityEngine.UI命名空间中的Text组件来显示分数。每当小球吃到一个食物时，我们将在计分系统中加一分

四、总结

总之，Vector3是一个灵活且功能强大的类，非常适用于3D游戏场景中的各种数学计算。无论是计算两个向量之间的点积、叉积还是将向量缩放、旋转，都可以使用Vector3类轻松实现。