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如何用C++判断点是否在多边形内部?
2023-07-05 03:02:33 深夜i     --     --
C++ 判断 多边形 内部

在计算机图形学中,判断一个点是否在多边形内部是一个基本的问题。许多应用程序,如地理信息系统(GIS)和计算机辅助设计(CAD)都需要这个算法。本文将介绍如何使用C++编写一个简单的算法来判断一个点是否在多边形内部。

首先,我们需要定义多边形和点的数据类型。我们可以使用C++的结构体来表示它们。


struct Point y;

;

struct Polygon {

  int n;

  Point* points;

};

在这个数据类型中,n表示多边形的顶点数,points是一个指向Point数组的指针,它存储了多边形的所有顶点。

我们将使用射线法(ray casting)算法来判断一个点是否在多边形内部。射线法是通过从点发出一条射线,看它与多边形相交的次数来判断点是否在多边形内部的算法。

我们可以使用下面的C++代码来实现这个算法。


bool PointInPolygon(Point p, Polygon poly) {

  int intersections = 0;

  for (int i = 0; i < poly.n; ++i) {

    Point a = poly.points[i];

    Point b = poly.points[(i + 1) % poly.n];

    if (a.y == b.y) continue;

    if (p.y < std::min(a.y, b.y) || p.y >= std::max(a.y, b.y)) continue;

    double x = (p.y - a.y) * (b.x - a.x) / (b.y - a.y) + a.x;

    if (x > p.x) intersections++;

  }

  return (intersections % 2 == 1);

}

在这个函数中,我们首先初始化计数器intersections为0,表示射线和多边形相交的次数。

然后,我们遍历多边形的所有边。每一个边是由两个相邻的点(a和b)构成的。我们要检查射线是否和这个边相交。

如果边和射线平行,那么它们不会相交。我们可以通过检查a和b的y坐标是否相等来判断。

如果点p的y坐标小于a和b的最小y坐标,或者大于它们的最大y坐标,那么射线和边不会相交。

否则,我们可以通过计算射线和边之间的交点来检查它们是否相交。交点的x坐标可以通过下面的公式计算得到:


x = (p.y - a.y) * (b.x - a.x) / (b.y - a.y) + a.x;

如果交点的x坐标大于点p的x坐标,那么射线和边会相交。我们增加计数器的值。

最后,如果射线和多边形相交的次数是奇数,证明点p在多边形内部。否则,点p不在多边形内部。

这就是使用C++编写的一个简单算法,可以用来判断一个点是否在多边形内部。虽然这个算法不是最优解,但是它容易实现,并且在小规模的多边形上表现良好。如果需要处理复杂的多边形或高效的算法,请参考更深入的资料。

  
  

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