我试图创建一个快速的2D点内多边形算法，用于命中测试(例如多边形.contains(p:点))。对有效技术的建议将不胜感激。
当前回答
在C语言的多边形测试中，有一个点没有使用光线投射。它可以用于重叠区域(自我交叉)，请参阅use_holes参数。
/* math lib (defined below) */
static float dot_v2v2(const float a[2], const float b[2]);
static float angle_signed_v2v2(const float v1[2], const float v2[2]);
static void copy_v2_v2(float r[2], const float a[2]);
/* intersection function */
bool isect_point_poly_v2(const float pt[2], const float verts[][2], const unsigned int nr,
const bool use_holes)
{
/* we do the angle rule, define that all added angles should be about zero or (2 * PI) */
float angletot = 0.0;
float fp1[2], fp2[2];
unsigned int i;
const float *p1, *p2;
p1 = verts[nr - 1];
/* first vector */
fp1[0] = p1[0] - pt[0];
fp1[1] = p1[1] - pt[1];
for (i = 0; i < nr; i++) {
p2 = verts[i];
/* second vector */
fp2[0] = p2[0] - pt[0];
fp2[1] = p2[1] - pt[1];
/* dot and angle and cross */
angletot += angle_signed_v2v2(fp1, fp2);
/* circulate */
copy_v2_v2(fp1, fp2);
p1 = p2;
}
angletot = fabsf(angletot);
if (use_holes) {
const float nested = floorf((angletot / (float)(M_PI * 2.0)) + 0.00001f);
angletot -= nested * (float)(M_PI * 2.0);
return (angletot > 4.0f) != ((int)nested % 2);
}
else {
return (angletot > 4.0f);
}
}
/* math lib */
static float dot_v2v2(const float a[2], const float b[2])
{
return a[0] * b[0] + a[1] * b[1];
}
static float angle_signed_v2v2(const float v1[2], const float v2[2])
{
const float perp_dot = (v1[1] * v2[0]) - (v1[0] * v2[1]);
return atan2f(perp_dot, dot_v2v2(v1, v2));
}
static void copy_v2_v2(float r[2], const float a[2])
{
r[0] = a[0];
r[1] = a[1];
}
注意:这是一个不太理想的方法，因为它包含很多对atan2f的调用，但它可能会引起阅读这个线程的开发人员的兴趣(在我的测试中，它比使用线交方法慢23倍)。
其他回答
在C语言的多边形测试中，有一个点没有使用光线投射。它可以用于重叠区域(自我交叉)，请参阅use_holes参数。
/* math lib (defined below) */
static float dot_v2v2(const float a[2], const float b[2]);
static float angle_signed_v2v2(const float v1[2], const float v2[2]);
static void copy_v2_v2(float r[2], const float a[2]);
/* intersection function */
bool isect_point_poly_v2(const float pt[2], const float verts[][2], const unsigned int nr,
const bool use_holes)
{
/* we do the angle rule, define that all added angles should be about zero or (2 * PI) */
float angletot = 0.0;
float fp1[2], fp2[2];
unsigned int i;
const float *p1, *p2;
p1 = verts[nr - 1];
/* first vector */
fp1[0] = p1[0] - pt[0];
fp1[1] = p1[1] - pt[1];
for (i = 0; i < nr; i++) {
p2 = verts[i];
/* second vector */
fp2[0] = p2[0] - pt[0];
fp2[1] = p2[1] - pt[1];
/* dot and angle and cross */
angletot += angle_signed_v2v2(fp1, fp2);
/* circulate */
copy_v2_v2(fp1, fp2);
p1 = p2;
}
angletot = fabsf(angletot);
if (use_holes) {
const float nested = floorf((angletot / (float)(M_PI * 2.0)) + 0.00001f);
angletot -= nested * (float)(M_PI * 2.0);
return (angletot > 4.0f) != ((int)nested % 2);
}
else {
return (angletot > 4.0f);
}
}
/* math lib */
static float dot_v2v2(const float a[2], const float b[2])
{
return a[0] * b[0] + a[1] * b[1];
}
static float angle_signed_v2v2(const float v1[2], const float v2[2])
{
const float perp_dot = (v1[1] * v2[0]) - (v1[0] * v2[1]);
return atan2f(perp_dot, dot_v2v2(v1, v2));
}
static void copy_v2_v2(float r[2], const float a[2])
{
r[0] = a[0];
r[1] = a[1];
}
注意:这是一个不太理想的方法，因为它包含很多对atan2f的调用，但它可能会引起阅读这个线程的开发人员的兴趣(在我的测试中，它比使用线交方法慢23倍)。
当使用qt (qt 4.3+)时，可以使用QPolygon的函数containsPoint
下面是Rust版本的@nirg答案(Philipp Lenssen javascript版本) 我给出这个答案是因为我从这个网站得到了很多帮助，我翻译javascript版本rust作为一个练习，希望可以帮助一些人，最后一个原因是，在我的工作中，我会把这段代码翻译成一个wasm，以提高我的画布的性能，这是一个开始。我的英语很差……,请原谅我 ｀
pub struct Point {
x: f32,
y: f32,
}
pub fn point_is_in_poly(pt: Point, polygon: &Vec<Point>) -> bool {
let mut is_inside = false;
let max_x = polygon.iter().map(|pt| pt.x).reduce(f32::max).unwrap();
let min_x = polygon.iter().map(|pt| pt.x).reduce(f32::min).unwrap();
let max_y = polygon.iter().map(|pt| pt.y).reduce(f32::max).unwrap();
let min_y = polygon.iter().map(|pt| pt.y).reduce(f32::min).unwrap();
if pt.x < min_x || pt.x > max_x || pt.y < min_y || pt.y > max_y {
return is_inside;
}
let len = polygon.len();
let mut j = len - 1;
for i in 0..len {
let y_i_value = polygon[i].y > pt.y;
let y_j_value = polygon[j].y > pt.y;
let last_check = (polygon[j].x - polygon[i].x) * (pt.y - polygon[i].y)
/ (polygon[j].y - polygon[i].y)
+ polygon[i].x;
if y_i_value != y_j_value && pt.x < last_check {
is_inside = !is_inside;
}
j = i;
}
is_inside
}
let pt = Point {
x: 1266.753,
y: 97.655,
};
let polygon = vec![
Point {
x: 725.278,
y: 203.586,
},
Point {
x: 486.831,
y: 441.931,
},
Point {
x: 905.77,
y: 445.241,
},
Point {
x: 1026.649,
y: 201.931,
},
];
let pt1 = Point {
x: 725.278,
y: 203.586,
};
let pt2 = Point {
x: 872.652,
y: 321.103,
};
println!("{}", point_is_in_poly(pt, &polygon));// false
println!("{}", point_is_in_poly(pt1, &polygon)); // true
println!("{}", point_is_in_poly(pt2, &polygon));// true
`
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;
}
计算点p与每个多边形顶点之间的有向角和。如果总倾斜角是360度，那么这个点在里面。如果总数为0，则点在外面。
我更喜欢这种方法，因为它更健壮，对数值精度的依赖更小。
计算交集数量的均匀性的方法是有限的，因为你可以在计算交集数量的过程中“击中”一个顶点。
编辑:顺便说一下，这种方法适用于凹凸多边形。
编辑:我最近在维基百科上找到了一篇关于这个话题的完整文章。
推荐文章
- 确定记录是否存在的最快方法
- 阅读GHC核心
- Python: List vs Dict用于查找表
- 为什么MATLAB的矩阵乘法运算这么快?
- for循环和for-each循环在性能上有区别吗?
- 就性能而言，使用std::memcpy()还是std::copy()更好?
- 什么时候我应该(不)想要在我的代码中使用熊猫apply() ?
- 如何加速gwt编译器?
- MySQL OR与IN性能
- 应该……接住环内还是环外?
- 哪个更快/最好?SELECT *或SELECT columnn1, colum2, column3等
- 加快R中的循环操作
- INT和VARCHAR主键之间有真正的性能差异吗?
- c++标准是否要求iostreams的性能很差，或者我只是在处理一个糟糕的实现?
- 大概的成本访问各种缓存和主存储器?
