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《Unity 中 Vector3 的使用详解》

一、Vector3 的基本概念

（一）定义与组成

（二）初始化方法

二、Vector3 的操作与应用

（一）向量计算

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在 Unity 开发中，Vector3 是一个常用且重要的结构体。从本节课开始，我们将深入讲解脚本中常用的类和结构体，首先聚焦于 Vector3。

一、Vector3 的基本概念

（一）定义与组成

Vector3 是一个结构体，其中最常用的三个变量是 x、y、z。它可以描述多种信息，比如从名字来看，它是向量，但同时它也可以代表坐标、旋转、缩放等。例如，当它作为坐标时，可以确定一个位置；当与欧拉角相关时，又可能代表旋转；在涉及缩放比例时，如 x、y 方向不动，z 缩放为 0.5 倍，它就体现了缩放的含义。

（二）初始化方法

1. 直接new一个 Vector3，也可以通过vector3.zero等静态属性来初始化。vector3.zero能拿到一个初始化为 (0, 0, 0) 的结构体，vector3.one则是初始化为 (1, 1, 1)。还有forward（0, 0, 1）、back（0, 0, -1）、left（-1, 0, 0）、right（1, 0, 0）、up（0, 1, 0）、down（0, -1, 0）等静态属性可快捷获取向量结构体。

二、Vector3 的操作与应用

（一）向量计算

1. 夹角计算
   • 当有两个向量，如v和v2时，可以使用vector3.angle方法计算它们的夹角，该方法传入两个向量，返回的夹角是float类型。例如，当两个向量分别为红色箭头指向的 (1, 0, 0) 和蓝色箭头指向的 (0, 0, 1) 时，计算出的夹角为 90 度。
2. 距离计算
   • 如果把向量当作两个点（坐标）来使用，就可以通过vector3.distance方法计算两点之间的距离。比如有两个坐标点，通过这个方法可以得到它们之间的距离值。
3. 点乘与叉乘
   • Vector3 有点乘（dot）和叉乘（cross）操作。点乘结果是一个数值，叉乘结果是一个向量。通过代码vector3.dot vv2进行点乘运算，叉乘则类似有对应的方法进行计算，运行代码可以看到相应的结果。
4. 差值计算
   • 在两个向量之间可以做差值计算，例如vector3.Lerp（差值计算相关方法），通过给定比例，如在 (0, 0, 0) 向量和 (1, 1, 1) 向量之间，给定比例为 0.5，差值返回结果是 (0.5, 0.5, 0.5)；比例为 0.8 时，结果是 (0.8, 0.8, 0.8)。差值计算在游戏动画等方面有很多应用。
5. 向量的模与规范化
   • 可以获取向量的模，比如拿到v向量的模，代表它当前的长度。通过v.normalize可以得到规范化的向量，使整个向量变成一个单位向量。

以下是用 C# 在 Unity 中使用Vector3的示例代码：

using UnityEngine;

public class Vector3Example : MonoBehaviour
{
    void Start()
    {
        // 初始化方法示例
        Vector3 v1 = new Vector3(2, 3, 4);
        Vector3 v2 = Vector3.zero;
        Vector3 v3 = Vector3.one;
        Vector3 v4 = Vector3.forward;
        Vector3 v5 = Vector3.back;
        Vector3 v6 = Vector3.left;
        Vector3 v7 = Vector3.right;
        Vector3 v8 = Vector3.up;
        Vector3 v9 = Vector3.down;

        // 向量计算示例
        Vector3 vv1 = new Vector3(1, 0, 0);
        Vector3 vv2 = new Vector3(0, 0, 1);

        // 夹角计算
        float angle = Vector3.Angle(vv1, vv2);
        Debug.Log("夹角为：" + angle);

        // 距离计算
        Vector3 point1 = new Vector3(2, 2, 2);
        Vector3 point2 = new Vector3(5, 5, 5);
        float distance = Vector3.Distance(point1, point2);
        Debug.Log("两点距离为：" + distance);

        // 点乘示例
        float dotResult = Vector3.Dot(vv1, vv2);
        Debug.Log("点乘结果为：" + dotResult);

        // 叉乘示例
        Vector3 crossResult = Vector3.Cross(vv1, vv2);
        Debug.Log("叉乘结果为：" + crossResult);

        // 差值计算示例
        Vector3 start = Vector3.zero;
        Vector3 end = Vector3.one;
        Vector3 lerpResult1 = Vector3.Lerp(start, end, 0.5f);
        Vector3 lerpResult2 = Vector3.Lerp(start, end, 0.8f);
        Debug.Log("比例为 0.5 的差值结果为：" + lerpResult1);
        Debug.Log("比例为 0.8 的差值结果为：" + lerpResult2);

        // 向量的模与规范化示例
        Vector3 vv3 = new Vector3(3, 4, 5);
        float magnitude = vv3.magnitude;
        Debug.Log("向量的模为：" + magnitude);
        Vector3 normalized = vv3.normalized;
        Debug.Log("规范化后的向量为：" + normalized);
    }
}

这段代码展示了在 Unity 中Vector3的各种常见操作和应用，包括初始化、夹角计算、距离计算、点乘、叉乘、差值计算以及向量的模和规范化。你可以将这个脚本挂载到一个游戏对象上，在 Unity 编辑器中运行游戏，查看控制台输出的结果。

在 Unity 开发中，熟练掌握 Vector3 的使用是非常重要的基础，随着后续开发的深入，我们会更加理解它的多种用途和灵活操作。更多关于 Vector3 的高级应用，我们将在后续编写更复杂的代码时进一步探索和理解。