我认为这是迄今为止所有答案中最简洁的一个。

例如，假设我们有一个多边形，它带有多边形凹，看起来像这样:

大多边形顶点的二维坐标为

[[139, 483], [227, 792], [482, 849], [523, 670], [352, 330]]

方框顶点的坐标为

[[248, 518], [336, 510], [341, 614], [250, 620]]

空心三角形顶点的坐标为

[[416, 531], [505, 517], [495, 616]]

假设我们想要测试两个点[296,557]和[422,730]，如果它们在红色区域内(不包括边缘)。如果我们定位这两个点，它将是这样的:

显然，[296,557]不在读取区域内，而[422,730]在。

我的解决方案是基于圈数算法。下面是我只使用numpy的4行python代码:

def detect(points, *polygons):
    import numpy as np
    endpoint1 = np.r_[tuple(np.roll(p, 1, 0) for p in polygons)][:, None] - points
    endpoint2 = np.r_[polygons][:, None] - points
    p1, p2 = np.cross(endpoint1, endpoint2), np.einsum('...i,...i', endpoint1, endpoint2)
    return ~((p1.sum(0) < 0) ^ (abs(np.arctan2(p1, p2).sum(0)) > np.pi) | ((p1 == 0) & (p2 <= 0)).any(0))

要测试实现:

points = [[296, 557], [422, 730]]
polygon1 = [[139, 483], [227, 792], [482, 849], [523, 670], [352, 330]]
polygon2 = [[248, 518], [336, 510], [341, 614], [250, 620]]
polygon3 = [[416, 531], [505, 517], [495, 616]]

print(detect(points, polygon1, polygon2, polygon3))

输出:

[False  True]

下面是nirg给出的答案的c#版本，它来自RPI教授。请注意，使用来自RPI源代码的代码需要归属。

在顶部添加了一个边界框复选。然而，正如James Brown所指出的，主代码几乎和边界框检查本身一样快，所以边界框检查实际上会减慢整体操作，因为您正在检查的大多数点都在边界框内。所以你可以让边界框签出，或者另一种选择是预先计算多边形的边界框，如果它们不经常改变形状的话。

public bool IsPointInPolygon( Point p, Point[] polygon )
{
    double minX = polygon[ 0 ].X;
    double maxX = polygon[ 0 ].X;
    double minY = polygon[ 0 ].Y;
    double maxY = polygon[ 0 ].Y;
    for ( int i = 1 ; i < polygon.Length ; i++ )
    {
        Point q = polygon[ i ];
        minX = Math.Min( q.X, minX );
        maxX = Math.Max( q.X, maxX );
        minY = Math.Min( q.Y, minY );
        maxY = Math.Max( q.Y, maxY );
    }

    if ( p.X < minX || p.X > maxX || p.Y < minY || p.Y > maxY )
    {
        return false;
    }

    // https://wrf.ecse.rpi.edu/Research/Short_Notes/pnpoly.html
    bool inside = false;
    for ( int i = 0, j = polygon.Length - 1 ; i < polygon.Length ; j = i++ )
    {
        if ( ( polygon[ i ].Y > p.Y ) != ( polygon[ j ].Y > p.Y ) &&
             p.X < ( polygon[ j ].X - polygon[ i ].X ) * ( p.Y - polygon[ i ].Y ) / ( polygon[ j ].Y - polygon[ i ].Y ) + polygon[ i ].X )
        {
            inside = !inside;
        }
    }

    return inside;
}

Scala版本的解决方案由nirg(假设边界矩形预检查是单独完成的):

def inside(p: Point, polygon: Array[Point], bounds: Bounds): Boolean = {

  val length = polygon.length

  @tailrec
  def oddIntersections(i: Int, j: Int, tracker: Boolean): Boolean = {
    if (i == length)
      tracker
    else {
      val intersects = (polygon(i).y > p.y) != (polygon(j).y > p.y) && p.x < (polygon(j).x - polygon(i).x) * (p.y - polygon(i).y) / (polygon(j).y - polygon(i).y) + polygon(i).x
      oddIntersections(i + 1, i, if (intersects) !tracker else tracker)
    }
  }

  oddIntersections(0, length - 1, tracker = false)
}

这个问题很有趣。我有另一个可行的想法，不同于这篇文章的其他答案。其原理是利用角度之和来判断目标是在内部还是外部。也就是圈数。

设x为目标点。让数组[0,1，....N]是该区域的所有点。用一条线将目标点与每一个边界点连接起来。如果目标点在这个区域内。所有角的和是360度。如果不是，角度将小于360度。

参考这张图来对这个概念有一个基本的了解:

我的算法假设顺时针是正方向。这是一个潜在的输入:

[[-122.402015, 48.225216], [-117.032049, 48.999931], [-116.919132, 45.995175], [-124.079107, 46.267259], [-124.717175, 48.377557], [-122.92315, 47.047963], [-122.402015, 48.225216]]

下面是实现这个想法的python代码:

def isInside(self, border, target):
degree = 0
for i in range(len(border) - 1):
    a = border[i]
    b = border[i + 1]

    # calculate distance of vector
    A = getDistance(a[0], a[1], b[0], b[1]);
    B = getDistance(target[0], target[1], a[0], a[1])
    C = getDistance(target[0], target[1], b[0], b[1])

    # calculate direction of vector
    ta_x = a[0] - target[0]
    ta_y = a[1] - target[1]
    tb_x = b[0] - target[0]
    tb_y = b[1] - target[1]

    cross = tb_y * ta_x - tb_x * ta_y
    clockwise = cross < 0

    # calculate sum of angles
    if(clockwise):
        degree = degree + math.degrees(math.acos((B * B + C * C - A * A) / (2.0 * B * C)))
    else:
        degree = degree - math.degrees(math.acos((B * B + C * C - A * A) / (2.0 * B * C)))

if(abs(round(degree) - 360) <= 3):
    return True
return False

以下是M. Katz基于Nirg方法的答案的JavaScript变体:

function pointIsInPoly(p, polygon) {
    var isInside = false;
    var minX = polygon[0].x, maxX = polygon[0].x;
    var minY = polygon[0].y, maxY = polygon[0].y;
    for (var n = 1; n < polygon.length; n++) {
        var q = polygon[n];
        minX = Math.min(q.x, minX);
        maxX = Math.max(q.x, maxX);
        minY = Math.min(q.y, minY);
        maxY = Math.max(q.y, maxY);
    }

    if (p.x < minX || p.x > maxX || p.y < minY || p.y > maxY) {
        return false;
    }

    var i = 0, j = polygon.length - 1;
    for (i, j; i < polygon.length; j = i++) {
        if ( (polygon[i].y > p.y) != (polygon[j].y > p.y) &&
                p.x < (polygon[j].x - polygon[i].x) * (p.y - polygon[i].y) / (polygon[j].y - polygon[i].y) + polygon[i].x ) {
            isInside = !isInside;
        }
    }

    return isInside;
}

这只适用于凸形状，但是Minkowski Portal Refinement和GJK也是测试一个点是否在多边形中的很好的选择。您使用闵可夫斯基减法从多边形中减去点，然后运行这些算法来查看多边形是否包含原点。

另外，有趣的是，你可以用支持函数更隐式地描述你的形状，它以一个方向向量作为输入，并输出沿该向量的最远点。这可以让你描述任何凸形状..弯曲的，由多边形制成的，或混合的您还可以执行一些操作，将简单支持函数的结果组合起来，以生成更复杂的形状。

更多信息: http://xenocollide.snethen.com/mpr2d.html

此外，game programming gems 7讨论了如何在3d中做到这一点(: