我需要一个基本函数来求点到线段的最短距离。你可以随意用任何你想要的语言来编写解决方案;我可以把它翻译成什么我正在使用(Javascript)。
编辑:线段由两个端点定义。线段AB由两点A (x1,y1)和B (x2,y2)定义。我要求的是这条线段到点C (x3,y3)的距离。我的几何技能生疏了,所以我看到的例子让我很困惑,我很遗憾地承认。
我需要一个基本函数来求点到线段的最短距离。你可以随意用任何你想要的语言来编写解决方案;我可以把它翻译成什么我正在使用(Javascript)。
编辑:线段由两个端点定义。线段AB由两点A (x1,y1)和B (x2,y2)定义。我要求的是这条线段到点C (x3,y3)的距离。我的几何技能生疏了,所以我看到的例子让我很困惑,我很遗憾地承认。
当前回答
我需要一个Godot (GDscript)的实现,所以我写了一个基于grumdrig接受的答案:
func minimum_distance(v: Vector2, w: Vector2, p: Vector2):
# Return minimum distance between line segment vw and point p
var l2: float = (v - w).length_squared() # i.e. |w-v|^2 - avoid a sqrt
if l2 == 0.0:
return p.distance_to(v) # v == w case
# Consider the line extending the segment, parameterized as v + t (w - v).
# We find projection of point p onto the line.
# It falls where t = [(p-v) . (w-v)] / |w-v|^2
# We clamp t from [0,1] to handle points outside the segment vw.
var t: float = max(0, min(1, (p - v).dot(w - v) / l2))
var projection: Vector2 = v + t * (w - v) # Projection falls on the segment
return p.distance_to(projection)
其他回答
在数学
它使用线段的参数描述,并将点投影到线段定义的直线中。当参数在线段内从0到1时,如果投影在这个范围之外,我们计算到相应端点的距离,而不是法线到线段的直线。
Clear["Global`*"];
distance[{start_, end_}, pt_] :=
Module[{param},
param = ((pt - start).(end - start))/Norm[end - start]^2; (*parameter. the "."
here means vector product*)
Which[
param < 0, EuclideanDistance[start, pt], (*If outside bounds*)
param > 1, EuclideanDistance[end, pt],
True, EuclideanDistance[pt, start + param (end - start)] (*Normal distance*)
]
];
策划的结果:
Plot3D[distance[{{0, 0}, {1, 0}}, {xp, yp}], {xp, -1, 2}, {yp, -1, 2}]
画出比截断距离更近的点:
等高线图:
省道和颤振的解决方法:
import 'dart:math' as math;
class Utils {
static double shortestDistance(Point p1, Point p2, Point p3){
double px = p2.x - p1.x;
double py = p2.y - p1.y;
double temp = (px*px) + (py*py);
double u = ((p3.x - p1.x)*px + (p3.y - p1.y)* py) /temp;
if(u>1){
u=1;
}
else if(u<0){
u=0;
}
double x = p1.x + u*px;
double y = p1.y + u*py;
double dx = x - p3.x;
double dy = y - p3.y;
double dist = math.sqrt(dx*dx+dy*dy);
return dist;
}
}
class Point {
double x;
double y;
Point(this.x, this.y);
}
这里没有看到Java实现,所以我将Javascript函数从接受的答案转换为Java代码:
static double sqr(double x) {
return x * x;
}
static double dist2(DoublePoint v, DoublePoint w) {
return sqr(v.x - w.x) + sqr(v.y - w.y);
}
static double distToSegmentSquared(DoublePoint p, DoublePoint v, DoublePoint w) {
double l2 = dist2(v, w);
if (l2 == 0) return dist2(p, v);
double t = ((p.x - v.x) * (w.x - v.x) + (p.y - v.y) * (w.y - v.y)) / l2;
if (t < 0) return dist2(p, v);
if (t > 1) return dist2(p, w);
return dist2(p, new DoublePoint(
v.x + t * (w.x - v.x),
v.y + t * (w.y - v.y)
));
}
static double distToSegment(DoublePoint p, DoublePoint v, DoublePoint w) {
return Math.sqrt(distToSegmentSquared(p, v, w));
}
static class DoublePoint {
public double x;
public double y;
public DoublePoint(double x, double y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}
我制作了一个交互式Desmos图来演示如何实现这一点:
https://www.desmos.com/calculator/kswrm8ddum
红点是A点,绿点是B点,C点是蓝色点。 您可以拖动图形中的点来查看值的变化。 左边的值“s”是线段的参数(即s = 0表示点A, s = 1表示点B)。 值“d”是第三点到经过A和B的直线的距离。
编辑:
有趣的小见解:坐标(s, d)是坐标系中第三点C的坐标,AB是单位x轴,单位y轴垂直于AB。
这是我最后写的代码。这段代码假设一个点以{x:5, y:7}的形式定义。注意,这不是绝对最有效的方法,但它是我能想到的最简单、最容易理解的代码。
// a, b, and c in the code below are all points
function distance(a, b)
{
var dx = a.x - b.x;
var dy = a.y - b.y;
return Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
}
function Segment(a, b)
{
var ab = {
x: b.x - a.x,
y: b.y - a.y
};
var length = distance(a, b);
function cross(c) {
return ab.x * (c.y-a.y) - ab.y * (c.x-a.x);
};
this.distanceFrom = function(c) {
return Math.min(distance(a,c),
distance(b,c),
Math.abs(cross(c) / length));
};
}