您可以通过检查将所需点连接到多边形顶点所形成的面积是否与多边形本身的面积相匹配来实现这一点。

或者你可以检查从你的点到每一对连续的多边形顶点到你的检查点的内角之和是否为360，但我有一种感觉，第一种选择更快，因为它不涉及除法，也不计算三角函数的反函数。

我不知道如果你的多边形内部有一个洞会发生什么，但在我看来，主要思想可以适应这种情况

你也可以把问题贴在数学社区里。我打赌他们有一百万种方法

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

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;
}

我知道这是旧的，但这里是一个在Cocoa实现的光线投射算法，如果有人感兴趣的话。不确定这是最有效的方法，但它可能会帮助别人。

- (BOOL)shape:(NSBezierPath *)path containsPoint:(NSPoint)point
{
    NSBezierPath *currentPath = [path bezierPathByFlatteningPath];
    BOOL result;
    float aggregateX = 0; //I use these to calculate the centroid of the shape
    float aggregateY = 0;
    NSPoint firstPoint[1];
    [currentPath elementAtIndex:0 associatedPoints:firstPoint];
    float olderX = firstPoint[0].x;
    float olderY = firstPoint[0].y;
    NSPoint interPoint;
    int noOfIntersections = 0;

    for (int n = 0; n < [currentPath elementCount]; n++) {
        NSPoint points[1];
        [currentPath elementAtIndex:n associatedPoints:points];
        aggregateX += points[0].x;
        aggregateY += points[0].y;
    }

    for (int n = 0; n < [currentPath elementCount]; n++) {
        NSPoint points[1];

        [currentPath elementAtIndex:n associatedPoints:points];
        //line equations in Ax + By = C form
        float _A_FOO = (aggregateY/[currentPath elementCount]) - point.y;  
        float _B_FOO = point.x - (aggregateX/[currentPath elementCount]);
        float _C_FOO = (_A_FOO * point.x) + (_B_FOO * point.y);

        float _A_BAR = olderY - points[0].y;
        float _B_BAR = points[0].x - olderX;
        float _C_BAR = (_A_BAR * olderX) + (_B_BAR * olderY);

        float det = (_A_FOO * _B_BAR) - (_A_BAR * _B_FOO);
        if (det != 0) {
            //intersection points with the edges
            float xIntersectionPoint = ((_B_BAR * _C_FOO) - (_B_FOO * _C_BAR)) / det;
            float yIntersectionPoint = ((_A_FOO * _C_BAR) - (_A_BAR * _C_FOO)) / det;
            interPoint = NSMakePoint(xIntersectionPoint, yIntersectionPoint);
            if (olderX <= points[0].x) {
                //doesn't matter in which direction the ray goes, so I send it right-ward.
                if ((interPoint.x >= olderX && interPoint.x <= points[0].x) && (interPoint.x > point.x)) {  
                    noOfIntersections++;
                }
            } else {
                if ((interPoint.x >= points[0].x && interPoint.x <= olderX) && (interPoint.x > point.x)) {
                     noOfIntersections++;
                } 
            }
        }
        olderX = points[0].x;
        olderY = points[0].y;
    }
    if (noOfIntersections % 2 == 0) {
        result = FALSE;
    } else {
        result = TRUE;
    }
    return result;
}

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]

我认为下面这段代码是最好的解决方案(从这里开始):

int pnpoly(int nvert, float *vertx, float *verty, float testx, float testy)
{
  int i, j, c = 0;
  for (i = 0, j = nvert-1; i < nvert; j = i++) {
    if ( ((verty[i]>testy) != (verty[j]>testy)) &&
     (testx < (vertx[j]-vertx[i]) * (testy-verty[i]) / (verty[j]-verty[i]) + vertx[i]) )
       c = !c;
  }
  return c;
}

参数

nvert:多边形中的顶点数。是否在末端重复第一个顶点在上面的文章中已经讨论过了。 vertx, verty:包含多边形顶点的x坐标和y坐标的数组。 testx, testy:测试点的X坐标和y坐标。

它既简短又高效，适用于凸多边形和凹多边形。如前所述，您应该首先检查边界矩形，并单独处理多边形孔。

这背后的想法很简单。作者描述如下:

我从测试点水平运行一条半无限射线(增加x，固定y)，并计算它穿过多少条边。在每个十字路口，光线在内部和外部之间切换。这叫做乔丹曲线定理。

当水平射线穿过任意一条边时，变量c从0变为1，从1变为0。基本上它记录了交叉边的数量是偶数还是奇数。0表示偶数，1表示奇数。