对于那些不想“重新发明轮子”的人，我认为值得一提的是，这个检查是在一个名为Shapely (github)的漂亮的Python包中实现的(它基于GEOS C/ c++库):

Shapely is a BSD-licensed Python package for manipulation and analysis of planar geometric objects. It is using the widely deployed open-source geometry library GEOS (the engine of PostGIS, and a port of JTS). Shapely wraps GEOS geometries and operations to provide both a feature rich Geometry interface for singular (scalar) geometries and higher-performance NumPy ufuncs for operations using arrays of geometries. Shapely is not primarily focused on data serialization formats or coordinate systems, but can be readily integrated with packages that are.

来源:https://shapely.readthedocs.io/en/stable/

一个给出OP坐标的小例子:

import numpy as np
from shapely.geometry import Polygon

points = np.array([
    (5,0),
    (6,4),
    (4,5),
    (1,5),
    (1,0)
])

P = Polygon(points)

这是新构造的多边形:

import matplotlib.pyplot as plt

x,y = P.exterior.coords.xy
plt.plot(x,y)
plt.axis('equal')
plt.grid()
plt.show()

你可以直接使用LinearRing的is_ccw属性来检查多边形是CW还是CCW:

type(P.exterior)
>: shapely.geometry.polygon.LinearRing

P.exterior.is_ccw
>: True

如果颠倒:

points = np.flipud(points)
points
>: 
array([[1, 0],
       [1, 5],
       [4, 5],
       [6, 4],
       [5, 0]])


P1 = Polygon(points)

P1.exterior.is_ccw
>: True

进一步阅读的文档和参考资料:

shaely is_ccw (github): https://github.com/shapely/shapely/blob/eba985c6e0170ecdd90c83592fd0afa7ae793cb8/shapely/predicates.py#L72-L108 Libgeos (github): https://github.com/libgeos/geos GEOS API参考:https://libgeos.org/doxygen/classgeos_1_1algorithm_1_1Orientation.html#a5af93795969b80f97d7997195974d7c8 GEOS实现(github): https://github.com/libgeos/geos/blob/ab0ce6dafdf7f75ec6d234b6c65bb209037dda17/src/algorithm/Orientation.cpp#L43-L133

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

对于那些不想“重新发明轮子”的人，我认为值得一提的是，这个检查是在一个名为Shapely (github)的漂亮的Python包中实现的(它基于GEOS C/ c++库):

Shapely is a BSD-licensed Python package for manipulation and analysis of planar geometric objects. It is using the widely deployed open-source geometry library GEOS (the engine of PostGIS, and a port of JTS). Shapely wraps GEOS geometries and operations to provide both a feature rich Geometry interface for singular (scalar) geometries and higher-performance NumPy ufuncs for operations using arrays of geometries. Shapely is not primarily focused on data serialization formats or coordinate systems, but can be readily integrated with packages that are.

来源:https://shapely.readthedocs.io/en/stable/

一个给出OP坐标的小例子:

import numpy as np
from shapely.geometry import Polygon

points = np.array([
    (5,0),
    (6,4),
    (4,5),
    (1,5),
    (1,0)
])

P = Polygon(points)

这是新构造的多边形:

import matplotlib.pyplot as plt

x,y = P.exterior.coords.xy
plt.plot(x,y)
plt.axis('equal')
plt.grid()
plt.show()

你可以直接使用LinearRing的is_ccw属性来检查多边形是CW还是CCW:

type(P.exterior)
>: shapely.geometry.polygon.LinearRing

P.exterior.is_ccw
>: True

如果颠倒:

points = np.flipud(points)
points
>: 
array([[1, 0],
       [1, 5],
       [4, 5],
       [6, 4],
       [5, 0]])


P1 = Polygon(points)

P1.exterior.is_ccw
>: True

进一步阅读的文档和参考资料:

shaely is_ccw (github): https://github.com/shapely/shapely/blob/eba985c6e0170ecdd90c83592fd0afa7ae793cb8/shapely/predicates.py#L72-L108 Libgeos (github): https://github.com/libgeos/geos GEOS API参考:https://libgeos.org/doxygen/classgeos_1_1algorithm_1_1Orientation.html#a5af93795969b80f97d7997195974d7c8 GEOS实现(github): https://github.com/libgeos/geos/blob/ab0ce6dafdf7f75ec6d234b6c65bb209037dda17/src/algorithm/Orientation.cpp#L43-L133

如果使用Matlab，如果多边形顶点按顺时针顺序排列，函数ispolycw将返回true。

正如这篇维基百科文章中所解释的曲线方向，给定平面上的3个点p, q和r(即x和y坐标)，您可以计算以下行列式的符号

如果行列式为负(即定向(p, q, r) < 0)，则多边形是顺时针方向(CW)。如果行列式为正(即定向(p, q, r) > 0)，则多边形是逆时针方向(CCW)。如果点p, q和r共线，行列式为零(即定向(p, q, r) == 0)。

在上面的公式中，由于我们使用的是齐次坐标，我们将1放在p, q和r的坐标前面。

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