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  • 点在多边形内 经典算法(转)

    再经典不过的算法了:

    // 功能:判断点是否在多边形内

    // 方法:求解通过该点的水平线与多边形各边的交点

    // 结论:单边交点为奇数,成立!

    //参数:

    // POINT p 指定的某个点

    // LPPOINT ptPolygon 多边形的各个顶点坐标(首末点可以不一致)

    // int nCount 多边形定点的个数

    BOOL PtInPolygon (POINT p, LPPOINT ptPolygon, int nCount)

    {

      int nCross = 0;

      for (int i = 0; i < nCount; i++)

      {

        POINT p1 = ptPolygon[i];

        POINT p2 = ptPolygon[(i + 1) % nCount];

        // 求解 y=p.y 与 p1p2 的交点

        if ( p1.y == p2.y ) // p1p2 与 y=p0.y平行

          continue;

        if ( p.y < min(p1.y, p2.y) ) // 交点在p1p2延长线上

          continue;

        if ( p.y >= max(p1.y, p2.y) ) // 交点在p1p2延长线上

          continue;

        // 求交点的 X 坐标 --------------------------------------------------------------

        double x = (double)(p.y - p1.y) * (double)(p2.x - p1.x) / (double)(p2.y - p1.y) + p1.x;

        if ( x > p.x )

          nCross++; // 只统计单边交点

      }

       // 单边交点为偶数,点在多边形之外 ---

       return (nCross % 2 == 1);

    }

    1. 叉乘判别法(只适用于凸多边形)

    想象一个凸多边形,其每一个边都将整个2D屏幕划分成为左右两边,连接每一边的第一个端点和要测试的点得到一个矢量v,将两个2维矢量扩展成3维的,然后将该边与v叉乘,判断结果3维矢量中Z分量的符号是否发生变化,进而推导出点是否处于凸多边形内外。这里要注意的是,多边形顶点究竟是左手序还是右手序,这对具体判断方式有影响。

    2. 面积判别法(只适用于凸多边形)

    第四点分别与三角形的两个点组成的面积分别设为S1,S2,S3,只要S1+S2+S3>原来的三角形面积就不在三角形范围中.可以使用海伦公式 。推广一下是否可以得到面向凸多边形的算法?(不确定)

    3. 角度和判别法(适用于任意多边形)

    double angle = 0;

    realPointList::iterator iter1 = points.begin();

    for (realPointList::iterator iter2 = (iter1 + 1); iter2 < points.end(); ++iter1, ++iter2)

     {

       double x1 = (*iter1).x - p.x;  

       double y1 = (*iter1).y - p.y;  

       double x2 = (*iter2).x - p.x;

       double y2 = (*iter2).y - p.y;  

       angle += angle2D(x1, y1, x2, y2);

     }

    if (fabs(angle - span::PI2) < 0.01) return true;

    else return false;

    另外,可以使用bounding box来加速。

    if (p.x < (*iter)->boundingBox.left ||

       p.x > (*iter)->boundingBox.right ||

       p.y < (*iter)->boundingBox.bottom ||

       p.y > (*iter)->boundingBox.top) 。。。。。。

    对于多边形来说,计算bounding box非常的简单。只需要把水平和垂直方向上的最大最小值找出来就可以了。

    对于三角形:第四点分别与三角形的两个点的交线组成的角度分别设为j1,j2,j3,只要j1+j2+j3>360就不在三角形范围中。

    4. 水平/垂直交叉点数判别法(适用于任意多边形)

    注意到如果从P作水平向左的射线的话,如果P在多边形内部,那么这条射线与多边形的交点必为奇数,如果P在多边形外部,则交点个数必为偶数(0也在内)。所以,我们可以顺序考虑多边形的每条边,求出交点的总个数。还有一些特殊情况要考虑。假如考虑边(P1,P2),

    1)如果射线正好穿过P1或者P2,那么这个交点会被算作2次,处理办法是如果P的从坐标与P1,P2中较小的纵坐标相同,则直接忽略这种情况

    2)如果射线水平,则射线要么与其无交点,要么有无数个,这种情况也直接忽略。

    3)如果射线竖直,而P0的横坐标小于P1,P2的横坐标,则必然相交。

    4)再判断相交之前,先判断P是否在边(P1,P2)的上面,如果在,则直接得出结论:P再多边形内部。

    射线算法

    1.         已知点point(x,y)和多边形Polygon(x1,y1;x2,y2;….xn,yn;);

    2.         以point为起点,以无穷远为终点作平行于X轴的直线line(x,y; -∞,y);

    3.         循环取得(for(i=0;i<n;i++))多边形的每一条边side(xi,yi;xi+1,yi+1),且判断是否平行于X轴,如果平行continue,否则,i++;

    4.         同时判断point(x,y)是否在side上,如果是,则返回1(点在多边形

    上),否则继续下面的判断;

    5.         判断线side与line是否有交点,如果有则count++,否则,i++。

    6.         判断交点的总数,如果为奇数则返回0(点在多边形内),偶数则返回2(点在多边形外)。

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