二维几何-点在多边形内判定

直观的讲,一个多边形就是二维平面上被一系列首尾相接、闭合的折线段围成的区域。在程序中一般用顶点数组表示。其中各个顶点按照逆时针顺序排列。

给定一个多边形和一个点,如何判断该点是否在多边形内?主要有两种方法,一个是射线法,一个是转角法。我们这里主要介绍转角法,因为这个方法比射线法更方便。

基本思想就是看多边形相对于这个点转了多少度。我们把多边形每条边的转角加起来,如果是360度,说明在多边形内,如果是0度,说明在多边形外,如果是180度,说明在多边形的边界上。

但是如果直接按照定义实现,需要计算大量的反三角函数,不仅速度慢,而且容易产生精度误差。所以我们可以假想有一条向右的射线,统计多边形穿过这条射线正反多少次,把这个数记为绕数wn(Winding Number),逆时针穿过时,wn加1,顺时针穿过时,wn减1.

注意在程序实现的时候,判断是否穿过,以及穿过方向时,需要用叉积判断输入点在边的左边还是右边。

具体实现:

typedef vector<Point> Polygon ;  //定义多边形,为许多顶点的集合
int isPointInPolygon(Point p, const Polygon &poly)
{
    int n, i, j, wn, k, d1, d2;

    wn = 0;
    n = poly.size();
    for(i = 0; i < n; i++)
    {
        j = (i+1) % n;
        if(isPointOnSegment(p, poly[i], poly[j]))      //在边界上
            return -1;

        k = dcmp(Cross(poly[j]-poly[i], p-poly[i]));   //在左边还是在右边
        d1 = dcmp(poly[i].y - p.y);                    //判断p与第一个点的y值
        d2 = dcmp(poly[j].y - p.y);                    //判断p与第二个点的y值

        if(k>0 && d1<=0 && d2>0)                       //在边的左边,并且y值大于等于第一个点,小于第二个点,为逆时针穿过
            wn++;
        if(k<0 && d2<=0 && d1>0)                       //在边的右边,并且y值大于等于第二个点,小于第以个点,为顺时针穿过
            wn--;
    }

    if(wn)                                             //内部
        return 1;
    else                                               //外部
        return 0;
}

 

    原文作者:算法
    原文地址: https://www.twblogs.net/a/5bd3a0582b717778ac209be1
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