有了一个点列表,我如何确定它们是否是顺时针顺序的?
例如:
point[0] = (5,0)
point[1] = (6,4)
point[2] = (4,5)
point[3] = (1,5)
point[4] = (1,0)
会说它是逆时针的(对某些人来说是逆时针的)
有了一个点列表,我如何确定它们是否是顺时针顺序的?
例如:
point[0] = (5,0)
point[1] = (6,4)
point[2] = (4,5)
point[3] = (1,5)
point[4] = (1,0)
会说它是逆时针的(对某些人来说是逆时针的)
当前回答
下面是一个基于@Beta答案的算法的简单c#实现。
让我们假设我们有一个Vector类型,它的X和Y属性为double类型。
public bool IsClockwise(IList<Vector> vertices)
{
double sum = 0.0;
for (int i = 0; i < vertices.Count; i++) {
Vector v1 = vertices[i];
Vector v2 = vertices[(i + 1) % vertices.Count];
sum += (v2.X - v1.X) * (v2.Y + v1.Y);
}
return sum > 0.0;
}
%是执行模运算的模运算符或余数运算符,该运算符(根据维基百科)在一个数除以另一个数后求余数。
根据@MichelRouzic评论的优化版本:
double sum = 0.0;
Vector v1 = vertices[vertices.Count - 1]; // or vertices[^1] with
// C# 8.0+ and .NET Core
for (int i = 0; i < vertices.Count; i++) {
Vector v2 = vertices[i];
sum += (v2.X - v1.X) * (v2.Y + v1.Y);
v1 = v2;
}
return sum > 0.0;
这不仅节省了模运算%,还节省了数组索引。
测试(参见与@WDUK的讨论)
public static bool IsClockwise(IList<(double X, double Y)> vertices)
{
double sum = 0.0;
var v1 = vertices[^1];
for (int i = 0; i < vertices.Count; i++) {
var v2 = vertices[i];
sum += (v2.X - v1.X) * (v2.Y + v1.Y);
Console.WriteLine($"(({v2.X,2}) - ({v1.X,2})) * (({v2.Y,2}) + ({v1.Y,2})) = {(v2.X - v1.X) * (v2.Y + v1.Y)}");
v1 = v2;
}
Console.WriteLine(sum);
return sum > 0.0;
}
public static void Test()
{
Console.WriteLine(IsClockwise(new[] { (-5.0, -5.0), (-5.0, 5.0), (5.0, 5.0), (5.0, -5.0) }));
// infinity Symbol
//Console.WriteLine(IsClockwise(new[] { (-5.0, -5.0), (-5.0, 5.0), (5.0, -5.0), (5.0, 5.0) }));
}
其他回答
我将提出另一个解决方案,因为它很简单,不需要大量的数学运算,它只是使用了基本的代数。计算多边形的带符号面积。如果是负的,点是顺时针的,如果是正的,点是逆时针的。(这与Beta的解决方案非常相似。)
计算带符号的面积: A = 1/2 * (x1*y2 - x2*y1 + x2*y3 - x3*y2 +…+ xn*y1 - x1*yn)
或者在伪代码中:
signedArea = 0
for each point in points:
x1 = point[0]
y1 = point[1]
if point is last point
x2 = firstPoint[0]
y2 = firstPoint[1]
else
x2 = nextPoint[0]
y2 = nextPoint[1]
end if
signedArea += (x1 * y2 - x2 * y1)
end for
return signedArea / 2
注意,如果你只是检查顺序,你不需要麻烦除以2。
来源:http://mathworld.wolfram.com/PolygonArea.html
从其中一个顶点开始,计算每条边对应的角度。
第一个和最后一个将是零(所以跳过它们);对于其余部分,角度的正弦值将由归一化与(点[n]-点[0])和(点[n-1]-点[0])的单位长度的叉乘给出。
如果这些值的和是正的,那么你的多边形是逆时针方向绘制的。
求出这些点的质心。
假设有直线从这个点到你们的点。
求line0 line1的两条直线夹角
而不是直线1和直线2
...
...
如果这个角是单调递增的,而不是逆时针递增的,
如果是单调递减,则是顺时针递减
Else(它不是单调的)
你不能决定,所以这是不明智的
一些建议的方法在非凸多边形(如新月形)的情况下会失败。这里有一个简单的方法,它可以用于非凸多边形(它甚至可以用于自相交的多边形,如数字8,告诉你它是否主要是顺时针)。
对边求和,(x2−x1)(y2 + y1)如果结果是正的,曲线是顺时针的,如果结果是负的,曲线是逆时针的。(结果是封闭面积的两倍,采用+/-惯例。)
point[0] = (5,0) edge[0]: (6-5)(4+0) = 4
point[1] = (6,4) edge[1]: (4-6)(5+4) = -18
point[2] = (4,5) edge[2]: (1-4)(5+5) = -30
point[3] = (1,5) edge[3]: (1-1)(0+5) = 0
point[4] = (1,0) edge[4]: (5-1)(0+0) = 0
---
-44 counter-clockwise
在测试了几个不可靠的实现之后,在CW/CCW方向方面提供令人满意结果的算法是由OP在这个线程(shoelace_formula_3)中发布的算法。
与往常一样,正数表示CW方向,而负数表示CCW方向。