Fix AB4 main loop

Signed-off-by: Lorenz Stechauner <lorenz.stechauner@necronda.net>

angabe/Aufgabenblatt2.md

@@ -61,5 +61,3 @@ Himmelskörpern:
 - Implementierung von `BodyForceMap`: 2 Punkte
 - Anpassung von `Simulation`: 1 Punkt
 - Gesamt: 5 Punkte 
-
-

angabe/Aufgabenblatt3.md

@@ -47,4 +47,3 @@ Allgemeiner Hinweis: bei einigen Methoden sind Vorbedingungen (_pre-conditions_)
 - Implementierung von `BodyForceTreeMap`: 2 Punkte
 - Implementierung von `Simulation3`: 1 Punkt
 - Gesamt: 5 Punkte
-

angabe/Aufgabenblatt4.md

@@ -0,0 +1,122 @@
+# Aufgabenblatt 4
+
+## Allgemeine Anmerkungen
+Ihre Lösung für dieses Aufgabenblatt ist bis Montag, 2.5. 11h durch `git commit` und `push`
+abzugeben. Mit der Angabe werden die Dateien `CosmicSystem.java`, `Drawable.java`, 
+`NamedBodyForcePair.java`, `HierarchicalSystem.java`, `Simulation4.java` und `Aufgabe4Test.java` 
+mitgeliefert.
+
+Wenn Sie zusätzlich zu den gefragten Klassen weitere Klassen definieren, achten Sie darauf, dass
+die Klassennamen mit `My` beginnen, um Konflikte mit späteren Aufgabenblättern zu vermeiden.
+
+## Ziel
+Ziel der Aufgabe ist die Anwendung der Konzepte: Interfaces, dynamisches Binden, toString() 
+(siehe Skriptum Seite 75-84).
+
+## Beschreibung der gegebenen Dateien
+
+- [CosmicSystem](../src/CosmicSystem.java) ist ein gegebenes Interface, das von den Klassen
+`NamedBodyForcePair` und `HierarchicalSystem` implementiert wird. Mithilfe dieses lässt sich somit eine
+Hierarchie von Systemen und Subsystemen beschreiben. Unser Sonnensystem ist ein Beispiel eines Systems,
+das mehrere Teilsysteme beinhaltet. Ein solches Teilsystem ist beispielsweise das System Erde und Erdmond.
+Ein anderes Teilsystem wäre Jupiter mit seinen Monden. Verändern Sie dieses Interface nicht.
+- [Drawable](../src/Drawable.java) wird von `CosmicSystem` verwendet. Verändern Sie dieses Interface 
+nicht.
+- [NamedBodyForcePair](../src/NamedBodyForcePair.java) ist das Gerüst für eine Klassendefinition.
+Die Klasse implementiert `CosmicSystem` und repräsentiert einen einzelnen benannten Himmelskörper
+ (z.B. "Mars") zusammen mit der auf ihn wirkenden Kraft.
+- [HierarchicalSystem](../src/HierarchicalSystem.java) ist das Gerüst für eine Klassendefinition.
+Die Klasse implementiert `CosmicSystem`und repräsentiert ein System von Himmelskörpern (z.B.
+Sonnensystem) bestehend aus einem zentralen Himmelskörper und beliebig vielen Untersystemen in
+dessen Orbit. Für alle Himmelskörper werden die Kräfte, die auf diese jeweils wirken, mitverwaltet.
+- [Simulation4](../src/Simulation4.java) ist ein Gerüst für eine ausführbare Klasse. Hier soll
+die Simulation analog zur Klasse `Simulation` implementiert werden (damit Sie Ihre [ursprüngliche
+ Datei](../src/Simulation.java) nicht überschreiben müssen).
+- [Aufgabe4Test](../src/Aufgabe4Test.java) ist eine vorgegebene Klasse, die Sie zum Testen Ihrer
+Implementierung verwenden sollten. Bei einer fehlerfreien Implementierung sollten bei der
+Ausführung dieser Klasse keine Exceptions geworfen werden und alle Tests als erfolgreich ("successful") 
+ausgegeben werden. Entfernen Sie die Kommentarzeichen, um diese Klasse verwenden zu können. Sie 
+müssen diese Klasse nicht weiter verändern, können aber eigene Testfälle hinzufügen.
+
+## Aufgaben
+
+Ihre Aufgaben sind folgende:
+
+**1. Implementierung von `CosmicSystem` in `NamedBodyForcePair`:**
+ Fügen Sie in der Klasse `Body` eine öffentliche Methode `massCenter()` hinzu, die die
+ Position des Himmelskörpers liefert.
+ Definieren Sie die Klasse `NamedBodyForcePair` so, dass sie das Interface `CosmicSystem` 
+ implementiert. Die Methoden `getMass()` und `getMassCenter()` geben lediglich die Masse bzw.
+ Position des Himmelskörpers zurück.
+
+**2. Implementierung von `CosmicSystem` in `HierarchicalSystem`:**
+
+ Definieren Sie die Klasse `HierarchicalSystem` so, dass sie das Interface `CosmicSystem` implementiert.
+ Die Klasse repräsentiert ein hierarchisch aufgebautes kosmisches System von Himmelskörpern.
+ Ein solches System besteht aus einem zentralen Himmelskörper und beliebig vielen weiteren
+ kosmischen Systemen, die sich im Orbit um diesen zentralen Himmelskörper befinden. Neben der
+ Spezifikationen in `CosmicSystem` beachten Sie bitte folgende spezielle Anforderungen und Hinweise
+ für die Implementierung:
+
+- `toString()`: diese Methode soll eine textuelle Beschreibung der Hierarchie von Himmelskörpern
+und Subsystemen liefern. Dafür wird der Namen des zentralen Himmelskörpers eines Systems
+gefolgt von den Objekten im Orbit jeweils in {}-Klammern repräsentiert. Beispiel:
+
+    `"Sun {Mercury, Venus, Earth {Moon} , Mars {Deimos, Phobos} , Vesta, Pallas, Hygiea, Ceres}"`
+
+- `numberOfBodies()`: diese Methode liefert die Gesamtanzahl aller Himmelskörper (nicht Systeme)
+im System bzw. Himmelskörper, das heißt alle Objekte vom Typ `NamedBodyForcePair`. Das oben genannte
+Beispiel-System besteht z.B. aus 12 Himmelskörpern, das Mars-System im Orbit der Sonne jedoch nur
+aus 3.
+
+- `getMass()`: diese Methode liefert die Summe der Massen aller Himmelskörper im System.
+
+- `getMassCenter()`: diese Methode liefert den Schwerpunkt aller Himmelskörper im System. Dieser
+entspricht dem mit den Massen gewichteten Mittelwert aller Positionen, es müssen daher alle Positionen
+mit der jeweiligen Masse multipliziert und aufsummiert werden und das Resultat durch die Summe aller
+Massen dividiert werden. Nutzen Sie dafür die bereits implementierten Rechenoperationen in `Vector3`.
+
+- `addForceFrom(Body b)` aktualisiert für jedes `NamedBodyForcePair`-Objekt in `this` die Kraft,
+indem die von `b` auf das `NamedBodyForcePair`-Objekt ausgeübte Kraft zur Kraft hinzuaddiert wird.
+
+- `addForceTo(CosmicSystem cs)` aktualisiert für jedes `NamedBodyForcePair`-Objekt in `cs` die
+Kraft, indem alle Kräfte die von Körpern aus `this` auf das `NamedBodyForcePair`-Objekt
+ausgeübt werden, zur Kraft im Objekt hinzuaddiert werden. Beispiel: Die
+Anweisung `cs.addForce(cs)` aktualisiert alle wechselseitigen im System `cs` wirkenden Kräfte.
+
+- `update()` führt auf Basis der gespeicherten Kräfte alle Bewegungen im System `this` durch und 
+setzt danach alle Kräfte wieder auf den null-Vektor zurück.
+
+- `getBodies()` liefert eine Liste (Typ: `BodyLinkedList`) mit allen Himmelskörpern aus `this`.
+
+**3. Implementierung von `Simulation4`:**
+
+Implementieren Sie die Simulationsschleife unter Verwendung eines Objekts vom Typ 
+`HierachicalSystem`. Alle Berechnungen sollen mittels Methoden von `CosmicSystem` durchgeführt
+werden.
+
+### Hinweise: ###
+
+- Nutzen Sie für die Implementierung dieser Methoden Rekursion sowie das Konzept des _dynamischen Bindens_.
+Da `NamedBodyForcePair` und `HierarchicalSystem` Untertypen von `CosmicSystem` sind, haben sie
+jeweils eine eigene Implementierung der in `CosmicSystem` definierten Methoden und es wird zur
+Laufzeit entschieden, von welchem dynamischen Typ ein Objekt ist und welche Methode somit ausgeführt
+wird. Sie dürfen hier keine Typumwandlungen (Casts) und auch nicht die Methoden `getClass()` und
+`instanceOf()` verwenden.
+
+- Es ist möglich, aber nicht verlangt, `addForceTo(CosmicSystem cs)` ohne Verwendung von
+`getBodies()` zu implementieren. Dazu kann in `addForceTo(CosmicSystem cs)` der Zugriff auf
+die einzelnen Körper in `cs` dadurch erreicht werden, dass `this` für alle seine Himmelskörper
+und Untersysteme `addForceTo(cs)` aufruft. Wird beim rekursiven Abstieg ein einzelner Himmelskörper
+erreicht (Blattknoten) ruft dieser `cs.addForceFrom(this)` auf.
+
+- Achten Sie bei der Berechnung der Kräfte in `addForceFrom(Body b)` darauf, dass die Kraft nicht 
+verändert wird, wenn `this` und `b` derselbe Himmelskörper sind.
+
+#### _Punkteaufteilung_
+
+- Implementierung von `CosmicSystem` in `NamedBodyForcePair`: 1.5 Punkte
+- Implementierung von `CosmicSystem` in `HierarchicalSystem`: 2.5 Punkte
+- Implementierung von `Simulation4`: 1 Punkte
+
+- Gesamt: 5 Punkte

src/Aufgabe4Test.java

@@ -0,0 +1,110 @@
+import java.util.HashSet;
+import org.junit.jupiter.api.Test;
+
+import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;
+
+public class Aufgabe4Test {
+
+    private NamedBodyForcePair sun2, mercury2, venus2, earth2, moon2, mars2, deimos2, phobos2, vesta2, pallas2, hygiea2, ceres2;
+
+    public void resetBodies() {
+        sun2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.SUN_NAMED);
+        earth2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.EARTH_NAMED);
+        moon2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.MOON_NAMED);
+        mars2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.MARS_NAMED);
+        deimos2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.DEIMOS_NAMED);
+        phobos2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.PHOBOS_NAMED);
+        mercury2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.MERCURY_NAMED);
+        venus2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.VENUS_NAMED);
+        vesta2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.VESTA_NAMED);
+        pallas2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.PALLAS_NAMED);
+        hygiea2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.HYGIEA_NAMED);
+        ceres2 = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.CERES_NAMED);
+    }
+
+    @Test
+    public void testEP2() {
+        //test classes HierarchicalSystem and NamedBodyForcePair
+
+        Body sun1 = new Body(SolSystem4.SUN);
+        Body earth1 = new Body(SolSystem4.EARTH);
+        Body moon1 = new Body(SolSystem4.MOON);
+        Body mars1 = new Body(SolSystem4.MARS);
+        Body deimos1 = new Body(SolSystem4.DEIMOS);
+        Body phobos1 = new Body(SolSystem4.PHOBOS);
+        Body mercury1 = new Body(SolSystem4.MERCURY);
+        Body venus1 = new Body(SolSystem4.VENUS);
+        Body vesta1 = new Body(SolSystem4.VESTA);
+        Body pallas1 = new Body(SolSystem4.PALLAS);
+        Body hygiea1 = new Body(SolSystem4.HYGIEA);
+        Body ceres1 = new Body(SolSystem4.CERES);
+
+        Body[] bodies = new Body[]{sun1, mercury1, venus1, earth1, moon1, mars1, deimos1, phobos1, vesta1, pallas1, hygiea1, ceres1};
+        Vector3[] forceOnBody = new Vector3[bodies.length];
+        resetBodies();
+        NamedBodyForcePair[] pairs = new NamedBodyForcePair[]{sun2, mercury2, venus2, earth2, moon2, mars2, deimos2, phobos2, vesta2, pallas2, hygiea2, ceres2};
+
+        // check basic functions of 'HierarchicalSystem'
+        CosmicSystem earthSystem = new HierarchicalSystem(earth2, moon2);
+        CosmicSystem marsSystem = new HierarchicalSystem(mars2, deimos2, phobos2);
+        CosmicSystem solarSystem = new HierarchicalSystem(sun2, mercury2, venus2, earthSystem, marsSystem, vesta2, pallas2, hygiea2, ceres2);
+
+        assertEquals(2, earthSystem.numberOfBodies());
+        assertEquals(12, solarSystem.numberOfBodies());
+
+        System.out.println(solarSystem);
+        assertTrue(solarSystem.toString().contains("Mars"));
+        assertTrue(solarSystem.toString().contains("Deimos"));
+        assertTrue(solarSystem.toString().contains("Moon"));
+        assertTrue(earthSystem.toString().contains("Moon"));
+        assertTrue(earthSystem.toString().contains("Earth"));
+
+        assertEquals(1.9890118865556799E30, solarSystem.getMass());
+
+        BodyLinkedList bl = solarSystem.getBodies();
+        assertEquals(12, bl.size());
+        HashSet<Body> set = new HashSet<>();
+        while (bl.size() > 0) {
+            set.add(bl.pollFirst());
+        }
+        assertEquals(12, set.size());
+
+        for (int seconds = 0; seconds < 50000; seconds++) {
+            // for each body (with index i): compute the total force exerted on it.
+            for (int i = 0; i < bodies.length; i++) {
+                forceOnBody[i] = new Vector3(0, 0, 0); // begin with zero
+                for (int j = 0; j < bodies.length; j++) {
+                    if (i != j) {
+                        pairs[i].addForceTo(pairs[j]);
+                        Vector3 forceToAdd = bodies[i].gravitationalForce(bodies[j]);
+                        forceOnBody[i] = forceOnBody[i].plus(forceToAdd);
+                    }
+                }
+            }
+            // now forceOnBody[i] holds the force vector exerted on body with index i.
+
+            // for each body (with index i): move it according to the total force exerted on it.
+            for (int i = 0; i < bodies.length; i++) {
+                bodies[i].move(forceOnBody[i]);
+                pairs[i].update();
+            }
+        }
+
+        for (int i = 0; i < bodies.length; i++) {
+            assertEquals(0, bodies[i].massCenter().distanceTo(pairs[i].getMassCenter()));
+        }
+
+        resetBodies();
+        pairs = new NamedBodyForcePair[]{sun2, mercury2, venus2, earth2, moon2, mars2, deimos2, phobos2, vesta2, pallas2, hygiea2, ceres2};
+        HierarchicalSystem hs = new HierarchicalSystem(sun2, mercury2, venus2, new HierarchicalSystem(earth2, moon2), new HierarchicalSystem(mars2, deimos2, phobos2), vesta2, pallas2, hygiea2, ceres2);
+
+        for (int seconds = 0; seconds < 50000; seconds++) {
+            hs.addForceTo(hs);
+            hs.update();
+        }
+
+        for (int i = 0; i < bodies.length; i++) {
+            assertEquals(0, bodies[i].massCenter().distanceTo(pairs[i].getMassCenter()));
+        }
+    }
+}

src/Body.java

@@ -35,8 +35,10 @@ public class Body {
      * Hint: see simulation loop in Simulation.java to find out how this is done.
      */
     public Vector3 gravitationalForce(Body b) {
+        if (b == this) return new Vector3();
         Vector3 direction = b.massCenter.minus(massCenter);
         double distance = direction.length();
+        if (distance == 0) return new Vector3();
         direction.normalize();
         double force = Simulation.G * mass * b.mass / (distance * distance);
         return direction.times(force);
@@ -76,6 +78,10 @@ public class Body {
         return mass;
     }
 
+    public Vector3 massCenter() {
+        return massCenter;
+    }
+
     public boolean collidesWith(Body body) {
         return this.distanceTo(body) < this.radius() + body.radius();
     }

src/CosmicSystem.java

@@ -0,0 +1,59 @@
+/**
+ * A representation of a system of bodies with associated forces. Provides methods
+ * for computing current mutual forces, updating the positions of bodies and drawing
+ * the bodies in a CodeDraw object.
+ */
+public interface CosmicSystem extends Drawable {
+
+    /**
+     * Returns a readable representation of this system.
+     */
+    String toString();
+
+    /**
+     * Returns the mass center of this system.
+     */
+    Vector3 getMassCenter();
+
+    /**
+     * Returns the overall mass of this system.
+     */
+    double getMass();
+
+    /**
+     * Returns the overall number of bodies contained in this system.
+     */
+    int numberOfBodies();
+
+    /**
+     * Returns the distance between the mass centers of 'this' and the specified system.
+     * Precondition: cs != null
+     */
+    double distanceTo(CosmicSystem cs);
+
+    /**
+     * Adds the force that the specified body exerts on each of this systems bodies to each of this
+     * systems bodies.
+     * Precondition: b != null
+     */
+    void addForceFrom(Body b);
+
+    /**
+     * Adds the force that this system exerts on each of the bodies of 'cs' to the bodies in 'cs'.
+     * For exact computations this means that for each body of 'this' its force on each body of
+     * 'cs' is added to this body of 'cs'.
+     * Precondition: cs != null
+     */
+    void addForceTo(CosmicSystem cs);
+
+    /**
+     * Returns a list with all the bodies of 'this'. The order is not defined.
+     */
+    BodyLinkedList getBodies();
+
+    /**
+     * Moves each of the bodies of 'this' according to the previously accumulated forces and
+     * resets all forces to zero.
+     */
+    void update();
+}

src/Drawable.java

@@ -0,0 +1,13 @@
+import codedraw.CodeDraw;
+
+/**
+ * An object that can be drawn in a CodeDraw canvas.
+ */
+public interface Drawable {
+
+    /**
+     * draws the object into the canvas 'cd'
+     * Precondition: cd != null
+     */
+    void draw(CodeDraw cd);
+}

src/HierarchicalSystem.java

@@ -0,0 +1,113 @@
+import codedraw.CodeDraw;
+
+/**
+ * A cosmic system that is composed of a central named body (of type 'NamedBodyForcePair')
+ * and an arbitrary number of subsystems (of type 'CosmicSystem') in its orbit.
+ * This class implements 'CosmicSystem'.
+ */
+public class HierarchicalSystem implements CosmicSystem {
+
+    private final NamedBodyForcePair central;
+    private final CosmicSystem[] orbit;
+    private final CosmicSystem[] all;
+
+    /**
+     * Initializes this system with a name and a central body.
+     */
+    public HierarchicalSystem(NamedBodyForcePair central, CosmicSystem... inOrbit) {
+        this.central = central;
+        this.orbit = inOrbit;
+        this.all = new CosmicSystem[this.orbit.length + 1];
+        this.all[0] = central;
+        System.arraycopy(this.orbit, 0, this.all, 1, this.orbit.length);
+    }
+
+    @Override
+    public Vector3 getMassCenter() {
+        double mass = this.getMass();
+        Vector3 massCenter = new Vector3();
+        for (CosmicSystem sys : all) {
+            massCenter.add(sys.getMassCenter().times(sys.getMass() / mass));
+        }
+        return massCenter;
+    }
+
+    @Override
+    public double getMass() {
+        double mass = 0;
+        for (CosmicSystem sys : all) {
+            mass += sys.getMass();
+        }
+        return mass;
+    }
+
+    @Override
+    public int numberOfBodies() {
+        int num = 0;
+        for (CosmicSystem sys : all) {
+            num += sys.numberOfBodies();
+        }
+        return num;
+    }
+
+    @Override
+    public double distanceTo(CosmicSystem cs) {
+        return this.getMassCenter().distanceTo(cs.getMassCenter());
+    }
+
+    @Override
+    public void addForceFrom(Body b) {
+        for (CosmicSystem sys : all) {
+            sys.addForceFrom(b);
+        }
+    }
+
+    @Override
+    public void addForceTo(CosmicSystem cs) {
+        for (CosmicSystem sys : all) {
+            sys.addForceTo(cs);
+        }
+    }
+
+    @Override
+    public BodyLinkedList getBodies() {
+        BodyLinkedList list = new BodyLinkedList();
+        for (CosmicSystem sys : all) {
+            for (Body b : sys.getBodies()) {
+                list.addFirst(b);
+            }
+        }
+        return list;
+    }
+
+    @Override
+    public void update() {
+        for (CosmicSystem sys : all) {
+            sys.update();
+        }
+    }
+
+    @Override
+    public void draw(CodeDraw cd) {
+        for (CosmicSystem sys : all) {
+            sys.draw(cd);
+        }
+    }
+
+    @Override
+    public String toString() {
+        StringBuilder sb = new StringBuilder();
+        sb.append(central.getName());
+
+        sb.append(" {");
+        boolean first = true;
+        for (CosmicSystem sys : orbit) {
+            if (!first) sb.append(", ");
+            sb.append(sys.toString());
+            first = false;
+        }
+        sb.append("}");
+
+        return sb.toString();
+    }
+}

src/NamedBodyForcePair.java

@@ -0,0 +1,93 @@
+import codedraw.CodeDraw;
+
+/**
+ * A body with a name and an associated force. The leaf node of
+ * a hierarchical cosmic system. This class implements 'CosmicSystem'.
+ */
+public class NamedBodyForcePair implements CosmicSystem {
+
+    private final String name;
+    private final Body body;
+    private final Vector3 force = new Vector3();
+
+    /**
+     * Initializes this with name, mass, current position and movement. The associated force
+     * is initialized with a zero vector.
+     */
+    public NamedBodyForcePair(String name, double mass, Vector3 massCenter, Vector3 currentMovement) {
+        this(name, new Body(mass, massCenter, currentMovement));
+    }
+
+    public NamedBodyForcePair(String name, Body b) {
+        this.body = b;
+        this.name = name;
+    }
+
+    public NamedBodyForcePair(NamedBodyForcePair other) {
+        this(other.name, new Body(other.body));
+    }
+
+    public Body getBody() {
+        return body;
+    }
+
+    /**
+     * Returns the name of the body.
+     */
+    public String getName() {
+        return name;
+    }
+
+    @Override
+    public String toString() {
+        return this.getName();
+    }
+
+    @Override
+    public Vector3 getMassCenter() {
+        return body.massCenter();
+    }
+
+    @Override
+    public double getMass() {
+        return body.mass();
+    }
+
+    @Override
+    public int numberOfBodies() {
+        return 1;
+    }
+
+    @Override
+    public double distanceTo(CosmicSystem cs) {
+        return getMassCenter().distanceTo(cs.getMassCenter());
+    }
+
+    @Override
+    public void addForceFrom(Body b) {
+        force.add(body.gravitationalForce(b));
+    }
+
+    @Override
+    public void addForceTo(CosmicSystem cs) {
+        cs.addForceFrom(body);
+    }
+
+    @Override
+    public BodyLinkedList getBodies() {
+        BodyLinkedList list = new BodyLinkedList();
+        list.addFirst(body);
+        return list;
+    }
+
+    @Override
+    public void update() {
+        body.move(force);
+        force.set(0);
+    }
+
+    @Override
+    public void draw(CodeDraw cd) {
+        body.draw(cd);
+    }
+}

src/Simulation4.java

@@ -0,0 +1,49 @@
+import codedraw.CodeDraw;
+
+import java.awt.*;
+
+/**
+ * Simulates the formation of a massive solar system.
+ */
+public class Simulation4 {
+
+    public static final double SECTION_SIZE = 10 * Simulation.AU;
+
+    /**
+     * The main simulation method using instances of other classes.
+     */
+    public static void main(String[] args) {
+        CodeDraw cd = new CodeDraw();
+
+        NamedBodyForcePair sun = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.SUN_NAMED);
+        NamedBodyForcePair earth = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.EARTH_NAMED);
+        NamedBodyForcePair moon = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.MOON_NAMED);
+        NamedBodyForcePair mars = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.MARS_NAMED);
+        NamedBodyForcePair deimos = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.DEIMOS_NAMED);
+        NamedBodyForcePair phobos = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.PHOBOS_NAMED);
+        NamedBodyForcePair mercury = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.MERCURY_NAMED);
+        NamedBodyForcePair venus = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.VENUS_NAMED);
+        NamedBodyForcePair vesta = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.VESTA_NAMED);
+        NamedBodyForcePair pallas = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.PALLAS_NAMED);
+        NamedBodyForcePair hygiea = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.HYGIEA_NAMED);
+        NamedBodyForcePair ceres = new NamedBodyForcePair(SolSystem4.CERES_NAMED);
+
+        CosmicSystem earthSystem = new HierarchicalSystem(earth, moon);
+        CosmicSystem marsSystem = new HierarchicalSystem(mars, deimos, phobos);
+        CosmicSystem sol = new HierarchicalSystem(sun, mercury, venus, earthSystem, marsSystem, vesta, pallas, hygiea, ceres);
+
+        long seconds = 0;
+        while (true) {
+            seconds++;
+
+            sol.addForceTo(sol);
+            sol.update();
+
+            if ((seconds % 3600) == 0) {
+                cd.clear(Color.BLACK);
+                sol.draw(cd);
+                cd.show();
+            }
+        }
+    }
+}

src/SolSystem4.java

@@ -0,0 +1,27 @@
+public class SolSystem4 {
+    public static final Body SUN = new Body(1.989E30, new Vector3(0.0, 0.0, 0.0), new Vector3(0.0, 0.0, 0.0));
+    public static final Body EARTH = new Body(5.972E24, new Vector3(-6.13135922534815E10, -1.383789852227691E11, 2.719682263474911E7), new Vector3(26832.720535473603, -11948.23168764519, 1.9948243075997851));
+    public static final Body MOON = new Body(7.349E22, new Vector3(-6.132484773775896E10, -1.387394951280871E11, 1.701046736294776E7), new Vector3(27916.62329282941, -12020.39526008238, -94.89703264508708));
+    public static final Body MARS = new Body(6.41712E23, new Vector3(-1.7923193702925848E11, 1.726665823982123E11, 7.991673845249474E9), new Vector3(-15925.78496403673, -15381.16179928219, 68.67560910598857));
+    public static final Body DEIMOS = new Body(1.8E20, new Vector3(-1.792255010450533E11, 1.726891122683271E11, 7.990659337380297E9), new Vector3(-17100.476719804457, -15020.348656808, 631.2927851249581));
+    public static final Body PHOBOS = new Body(1.08E20, new Vector3(-1.792253482539647E11, 1.72661109673625E11, 7.987848354800322E9), new Vector3(-14738.203714241401, -13671.17675223948, -411.0012490555253));
+    public static final Body MERCURY = new Body(3.301E23, new Vector3(-5.167375560011926E10, -4.217574885682655E10, 1.14808913958168E9), new Vector3(21580.25398577148, -34951.03632847389, -4835.225596525241));
+    public static final Body VENUS = new Body(4.86747E24, new Vector3(-3.123150865740532E10, 1.0395568504115701E11, 3.173401325838074E9), new Vector3(-33748.180519629335, -10014.25141045021, 1809.94488874165));
+    public static final Body VESTA = new Body(2.5908E20, new Vector3(-3.337493557929893E11, -4.7147908276077385E10, 4.1923010146878105E10), new Vector3(4440.54247538484, -19718.49074006637, 48.06573124543601));
+    public static final Body PALLAS = new Body(2.14E20, new Vector3(4.3452066613895575E11, -2.057319365171432E11, 1.0549957423213101E11), new Vector3(5058.947582097117, 11184.45711782372, -8183.524138259704));
+    public static final Body HYGIEA = new Body(8.32E19, new Vector3(-3.983943433707043E11, 2.325833000024021E11, -2.233667695713672E10), new Vector3(-6931.864585548552, -15686.8108598699, -690.5791992347208));
+    public static final Body CERES = new Body(9.394E20, new Vector3(3.781372641419032E11, 1.96718960466285E11, -6.366459168068592E10), new Vector3(-8555.324226752316, 14718.33755980907, 2040.230135060142));
+
+    public static final NamedBodyForcePair SUN_NAMED = new NamedBodyForcePair("Sun", SUN);
+    public static final NamedBodyForcePair EARTH_NAMED = new NamedBodyForcePair("Earth", EARTH);
+    public static final NamedBodyForcePair MOON_NAMED = new NamedBodyForcePair("Moon", MOON);
+    public static final NamedBodyForcePair MARS_NAMED = new NamedBodyForcePair("Mars", MARS);
+    public static final NamedBodyForcePair DEIMOS_NAMED = new NamedBodyForcePair("Deimos", DEIMOS);
+    public static final NamedBodyForcePair PHOBOS_NAMED = new NamedBodyForcePair("Phobos", PHOBOS);
+    public static final NamedBodyForcePair MERCURY_NAMED = new NamedBodyForcePair("Mercury", MERCURY);
+    public static final NamedBodyForcePair VENUS_NAMED = new NamedBodyForcePair("Venus", VENUS);
+    public static final NamedBodyForcePair VESTA_NAMED = new NamedBodyForcePair("Vesta", VESTA);
+    public static final NamedBodyForcePair PALLAS_NAMED = new NamedBodyForcePair("Pallas", PALLAS);
+    public static final NamedBodyForcePair HYGIEA_NAMED = new NamedBodyForcePair("Hygiea", HYGIEA);
+    public static final NamedBodyForcePair CERES_NAMED = new NamedBodyForcePair("Ceres", CERES);
+}

src/Vector3.java

@@ -26,6 +26,16 @@ public class Vector3 {
         this(other.x, other.y, other.z);
     }
 
+    public void set(double v) {
+        set(v, v, v);
+    }
+
+    public void set(double x, double y, double z) {
+        this.x = x;
+        this.y = y;
+        this.z = z;
+    }
+
     /**
      * Returns the sum of this vector and vector 'v'.
      */
@@ -33,6 +43,12 @@ public class Vector3 {
         return new Vector3(x + v.x, y + v.y, z + v.z);
     }
 
+    public void add(Vector3 v) {
+        this.x += v.x;
+        this.y += v.y;
+        this.z += v.z;
+    }
+
     /**
      * Returns the product of this vector and 'd'.
      */
@@ -47,6 +63,12 @@ public class Vector3 {
         return new Vector3(x - v.x, y - v.y, z - v.z);
     }
 
+    public void sub(Vector3 v) {
+        this.x -= v.x;
+        this.y -= v.y;
+        this.z -= v.z;
+    }
+
     /**
      * Returns the Euclidean distance of this vector
      * to the specified vector 'v'.
@@ -77,11 +99,11 @@ public class Vector3 {
     }
 
     public double getScreenX(CodeDraw cd) {
-        return cd.getWidth() * (this.x + Simulation.SECTION_SIZE / 2) / Simulation.SECTION_SIZE;
+        return cd.getWidth() * (this.x + Simulation4.SECTION_SIZE / 2) / Simulation4.SECTION_SIZE;
     }
 
     public double getScreenY(CodeDraw cd) {
-        return cd.getWidth() * (this.y + Simulation.SECTION_SIZE / 2) / Simulation.SECTION_SIZE;
+        return cd.getWidth() * (this.y + Simulation4.SECTION_SIZE / 2) / Simulation4.SECTION_SIZE;
     }
 
     /**
@@ -89,7 +111,7 @@ public class Vector3 {
      * in the canvas associated with 'cd'. The z-coordinate is not used.
      */
     public void drawAsFilledCircle(CodeDraw cd, double radius) {
-        radius = cd.getWidth() * radius / Simulation.SECTION_SIZE;
+        radius = cd.getWidth() * radius / Simulation4.SECTION_SIZE;
         cd.fillCircle(getScreenX(cd), getScreenY(cd), Math.max(radius, 1.5));
     }