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Aprimorar código

Preciso repartir o espaço em células. Cada célula deve ter aproximadamente o tamanho do raio das partículas para que uma partícula não ocupe mais que 4 células como na ilustração abaixo:

inserir a descrição da imagem aqui

A partícula de raio r pode ocupar até 4 células. A sua própria célula (onde o centro (x,y) da partícula está localizado) e mais outras 3 células vizinhas.

Motivo da otimização: Com o atual código, quando aumento a quantidade de partículas, o programa fica muito lento e as colisões entre elas não ocorrem de forma fluída.

canvas.cpp

#include "canvas.h"
#include <QPainter>

canvas::canvas(QWidget *parent) :
QWidget(parent)
{
m_particulas.resize(50);

int n = m_particulas.size();
for(int i = 0 ; i<n ; ++i)
{
    m_particulas[i].init();
}

startTimer(5);
}

void canvas::paintEvent(QPaintEvent * event)
{
(void) event;

QPainter painter(this);
painter.setWindow(0,0,1000,1000);
painter.setRenderHint(QPainter::Antialiasing, true);
painter.setPen(QPen(Qt::black, 2, Qt::SolidLine, Qt::RoundCap));
painter.setBrush(QBrush(Qt::darkCyan, Qt::SolidPattern));

int n = m_particulas.size();
for(int i = 0 ; i<n ; ++i)
{
    double x = m_particulas[i].x();
    double y = m_particulas[i].y();
    double L = m_particulas[i].r();
    painter.drawEllipse(QPointF(x, y), L, L);
}
}

void canvas::timerEvent(QTimerEvent *event)
{
(void) event;

int n = m_particulas.size();

for(int i = 0 ; i<n ; ++i)
    m_particulas[i].andar();

for(int i = 0 ; i<n ; ++i)
{
    Particula &pi = m_particulas[i];

    for(int j = 0 ; j < n ; ++j)
    {
        if (i == j) continue; //(MODO 2)

        Particula &pj = m_particulas[j];

        if (pi.testa_colisao(pj))
        {
            pi.calcula_colisao(pj);
        }
    }
}
update();
}

particula.cpp

#include "particula.h"
#include <stdlib.h>     /* srand, rand */
#include <cmath>

Particula::Particula()
{

}

void Particula::init()
{
m_r = 20;

m_x = 900.0*rand()/RAND_MAX + 50;
m_y = 900.0*rand()/RAND_MAX + 50;

m_vx = 2.0 * rand()/RAND_MAX - 1;
m_vy = 2.0 * rand()/RAND_MAX - 1;

double norma = sqrt(m_vx*m_vx + m_vy*m_vy);
m_vx /= norma;
m_vy /= norma;
}

void Particula::normaliza(double &vx, double &vy)
{
double norma = sqrt(vx*vx + vy*vy);

if (norma > 0)
{
    vx /= norma;
    vy /= norma;
}
}

bool Particula::testa_colisao (Particula &p)
{
    double dx = x() - p.x();
    double dy = y() - p.y();

    double dist2 = dx*dx + dy*dy;
    double somaRaios = r() + p.r();
    return dist2 <= somaRaios * somaRaios;
}

void Particula::calcula_colisao(Particula &p)
{
    double vx = p.x() - x();
    double vy = p.y() - y();
    normaliza(vx,vy);

    p.m_vx += vx;
    p.m_vy += vy;
    normaliza(p.m_vx,p.m_vy);

    m_vx -= vx;
    m_vy -= vy;
    normaliza(m_vx, m_vy);

   do
    {
        andar();
        p.andar();
    } while (testa_colisao(p));
}

double Particula::x() const
{
return m_x;
}

double Particula::y() const
{
return m_y;
}

double Particula::r() const
{
return m_r;
}

void Particula::andar()
{
m_x += m_vx;
m_y += m_vy;

if(m_x > 1000-m_r) m_vx *= -1; //inferior - multiplicado por -1 para inverter a     direção...
if(m_y > 1000-m_r) m_vy *= -1; //direita
if(m_x < 0+m_r) m_vx *= -1; //esquerda
if(m_y < 0+m_r) m_vy *= -1; //superior
}