也许有另一种方法来解决这个问题，使用坐标系的旋转。

通常，如果一个线段是水平的或垂直的，这意味着平行于x轴或y轴，交点的求解很容易，因为我们已经知道交点的一个坐标，如果有的话。剩下的显然是用圆的方程找到另一个坐标。

受此启发，我们可以利用坐标系旋转，使一个轴的方向与线段的方向重合。

让我们以圆x^2+y^2=1和线段P1-P2为例，P1(-1.5,0.5)和P2(-0.5，-0.5)在x-y系统中。下面的方程提醒你旋转的原理，其中是逆时针方向的角度，x'-y'是旋转后的方程组:

x'=x*cos () + y*sin () y' = - x*sin () + y*cos ()

和反向

X = X ' * cos - y' * sin Y = x' * sin + Y ' * cos

考虑P1-P2方向(用-x表示为45°)，我们可以取=45°。将第二个旋转方程转化为x-y系统中的圆方程:x^2+y^2=1，经过简单的运算，我们得到x'-y'系统中的“相同”方程:x'^2+y'^2=1。

利用第一个旋转方程=> P1(-根号(2)/2，根号(2))，P2(-根号(2)/ 2,0)，线段端点变成x'-y'系统。

假设交点为p，在x'-y'中，Px = -根号2 /2。使用新的圆方程，我们得到Py = +根号(2)/2。将P转换成原始的x-y系统，最终得到P(-1,0)

为了实现这个数值，我们可以先看看线段的方向:水平，垂直或不垂直。如果它属于前两种情况，很简单。如果是最后一种情况，应用上述算法。

为了判断是否有交集，我们可以将解与端点坐标进行比较，看看它们之间是否有一个根。

我相信只要我们有了它的方程，这个方法也可以应用于其他曲线。唯一的缺点是，我们应该在x'-y'坐标系下解方程，这可能很难。

在此post circle中，通过检查圆心与线段上的点(Ipoint)之间的距离来检查线碰撞，该点表示从圆心到线段的法线N(图2)之间的交点。

(https://i.stack.imgur.com/3o6do.png)

在图像1中显示一个圆和一条直线，向量A指向线的起点，向量B指向线的终点，向量C指向圆的中心。现在我们必须找到向量E(从线起点到圆中心)和向量D(从线起点到线终点)这个计算如图1所示。

(https://i.stack.imgur.com/7098a.png)

在图2中，我们可以看到向量E通过向量E与单位向量D的“点积”投影到向量D上，点积的结果是标量Xp，表示向量N与向量D的直线起点与交点(Ipoint)之间的距离。 下一个向量X是由单位向量D和标量Xp相乘得到的。

现在我们需要找到向量Z(向量到Ipoint)，它很容易它简单的向量加法向量A(在直线上的起点)和向量x。接下来我们需要处理特殊情况，我们必须检查是Ipoint在线段上，如果不是我们必须找出它是它的左边还是右边，我们将使用向量最接近来确定哪个点最接近圆。

(https://i.stack.imgur.com/p9WIr.png)

当投影Xp为负时，Ipoint在线段的左边，距离最近的向量等于线起点的向量，当投影Xp大于向量D的模时，距离最近的向量在线段的右边，距离最近的向量等于线终点的向量在其他情况下，距离最近的向量等于向量Z。

现在，当我们有最近的向量，我们需要找到从圆中心到Ipoint的向量(dist向量)，很简单，我们只需要从中心向量减去最近的向量。接下来，检查向量距离的大小是否小于圆半径，如果是，那么它们就会碰撞，如果不是，就没有碰撞。

(https://i.stack.imgur.com/QJ63q.png)

最后，我们可以返回一些值来解决碰撞，最简单的方法是返回碰撞的重叠(从矢量dist magnitude中减去半径)和碰撞的轴，它的向量d。如果需要，交点是向量Z。

这里你需要一些数学知识:

假设A = (Xa, Ya)， B = (Xb, Yb)， C = (Xc, Yc)。从A到B的直线上的任意一点都有坐标(*Xa + (1-)Xb， * ya + (1-)*Yb) = P

如果点P的距离是R到C，它一定在圆上。你想要的是解决

distance(P, C) = R

这是

(alpha*Xa + (1-alpha)*Xb)^2 + (alpha*Ya + (1-alpha)*Yb)^2 = R^2
alpha^2*Xa^2 + alpha^2*Xb^2 - 2*alpha*Xb^2 + Xb^2 + alpha^2*Ya^2 + alpha^2*Yb^2 - 2*alpha*Yb^2 + Yb^2=R^2
(Xa^2 + Xb^2 + Ya^2 + Yb^2)*alpha^2 - 2*(Xb^2 + Yb^2)*alpha + (Xb^2 + Yb^2 - R^2) = 0

如果你将abc公式应用到这个方程来求解，并使用alpha的解来计算P的坐标，你会得到交点，如果存在的话。

我发现这个解决方案似乎比其他一些解决方案更容易遵循。

采取:

p1 and p2 as the points for the line, and
c as the center point for the circle and r for the radius

我可以用斜截式来解直线方程。但是，我不想处理以c为点的复杂方程，所以我只是平移了坐标系使圆在(0,0)处

p3 = p1 - c
p4 = p2 - c

顺便说一下，当我相互减分的时候，我是在减去x再减去y，然后把它们放到一个新的点里，以防有人不知道。

不管怎样，我现在解出p3和p4的直线方程

m = (p4_y - p3_y) / (p4_x - p3) (the underscore is an attempt at subscript)
y = mx + b
y - mx = b (just put in a point for x and y, and insert the m we found)

好的。现在我需要让这两个方程相等。首先我需要解圆的x方程

x^2 + y^2 = r^2
y^2 = r^2 - x^2
y = sqrt(r^2 - x^2)

然后我让它们相等:

mx + b = sqrt(r^2 - x^2)

求二次方程(0 = ax^2 + bx + c)

(mx + b)^2 = r^2 - x^2
(mx)^2 + 2mbx + b^2 = r^2 - x^2
0 = m^2 * x^2 + x^2 + 2mbx + b^2 - r^2
0 = (m^2 + 1) * x^2 + 2mbx + b^2 - r^2

现在我有了a b c。

a = m^2 + 1
b = 2mb
c = b^2 - r^2

我把这个代入二次公式

(-b ± sqrt(b^2 - 4ac)) / 2a

用值代入，然后尽可能简化:

(-2mb ± sqrt(b^2 - 4ac)) / 2a
(-2mb ± sqrt((-2mb)^2 - 4(m^2 + 1)(b^2 - r^2))) / 2(m^2 + 1)
(-2mb ± sqrt(4m^2 * b^2 - 4(m^2 * b^2 - m^2 * r^2 + b^2 - r^2))) / 2m^2 + 2
(-2mb ± sqrt(4 * (m^2 * b^2 - (m^2 * b^2 - m^2 * r^2 + b^2 - r^2))))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± sqrt(4 * (m^2 * b^2 - m^2 * b^2 + m^2 * r^2 - b^2 + r^2)))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± sqrt(4 * (m^2 * r^2 - b^2 + r^2)))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± sqrt(4) * sqrt(m^2 * r^2 - b^2 + r^2))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± 2 * sqrt(m^2 * r^2 - b^2 + r^2))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± 2 * sqrt(m^2 * r^2 + r^2 - b^2))/ 2m^2 + 2
(-2mb ± 2 * sqrt(r^2 * (m^2 + 1) - b^2))/ 2m^2 + 2

这几乎是化简的极限了。最后，分离出带有±的方程:

(-2mb + 2 * sqrt(r^2 * (m^2 + 1) - b^2))/ 2m^2 + 2 or     
(-2mb - 2 * sqrt(r^2 * (m^2 + 1) - b^2))/ 2m^2 + 2 

然后简单地将这两个方程的结果代入mx + b中的x。为了清晰起见，我写了一些JavaScript代码来演示如何使用这个:

function interceptOnCircle(p1,p2,c,r){
    //p1 is the first line point
    //p2 is the second line point
    //c is the circle's center
    //r is the circle's radius

    var p3 = {x:p1.x - c.x, y:p1.y - c.y} //shifted line points
    var p4 = {x:p2.x - c.x, y:p2.y - c.y}

    var m = (p4.y - p3.y) / (p4.x - p3.x); //slope of the line
    var b = p3.y - m * p3.x; //y-intercept of line

    var underRadical = Math.pow((Math.pow(r,2)*(Math.pow(m,2)+1)),2)-Math.pow(b,2)); //the value under the square root sign 

    if (underRadical < 0){
    //line completely missed
        return false;
    } else {
        var t1 = (-2*m*b+2*Math.sqrt(underRadical))/(2 * Math.pow(m,2) + 2); //one of the intercept x's
        var t2 = (-2*m*b-2*Math.sqrt(underRadical))/(2 * Math.pow(m,2) + 2); //other intercept's x
        var i1 = {x:t1,y:m*t1+b} //intercept point 1
        var i2 = {x:t2,y:m*t2+b} //intercept point 2
        return [i1,i2];
    }
}

我希望这能有所帮助!

附注:如果任何人发现任何错误或有任何建议，请评论。我是新手，欢迎大家的帮助/建议。

圆真的是一个坏人:)所以一个好办法是避免真正的圆，如果可以的话。如果你正在为游戏做碰撞检查，你可以进行一些简化，只做3个点积，并进行一些比较。

我称之为“胖点”或“瘦圈”。它是平行于线段方向上半径为0的椭圆。而是垂直于线段方向的全半径

首先，我会考虑重命名和切换坐标系统，以避免过多的数据:

s0s1 = B-A;
s0qp = C-A;
rSqr = r*r;

其次，hvec2f中的索引h意味着vector必须支持水平操作，如dot()/det()。这意味着它的组件被放置在一个单独的xmm寄存器中，以避免shuffle /hadd'ing/hsub'ing。现在我们开始，最简单的2D游戏碰撞检测的最佳性能版本:

bool fat_point_collides_segment(const hvec2f& s0qp, const hvec2f& s0s1, const float& rSqr) {
    auto a = dot(s0s1, s0s1);
    //if( a != 0 ) // if you haven't zero-length segments omit this, as it would save you 1 _mm_comineq_ss() instruction and 1 memory fetch
    {
        auto b = dot(s0s1, s0qp);
        auto t = b / a; // length of projection of s0qp onto s0s1
        //std::cout << "t = " << t << "\n";
        if ((t >= 0) && (t <= 1)) // 
        {
            auto c = dot(s0qp, s0qp);
            auto r2 = c - a * t * t;
            return (r2 <= rSqr); // true if collides
        }
    }   
    return false;
}

我怀疑你能进一步优化它。我正在用它进行神经网络驱动的赛车碰撞检测，处理数百万个迭代步骤。

如果你找到了圆心(因为它是3D的，我想你是指球体而不是圆)和直线之间的距离，然后检查这个距离是否小于可以做到这一点的半径。

碰撞点显然是直线和球面之间最近的点(当你计算球面和直线之间的距离时，会计算出这个点)

点与线之间的距离: http://mathworld.wolfram.com/Point-LineDistance3-Dimensional.html