我试图创建一个快速的2D点内多边形算法，用于命中测试(例如多边形.contains(p:点))。对有效技术的建议将不胜感激。
当前回答
VBA版本:
注意:请记住，如果你的多边形是地图中的一个区域，纬度/经度是Y/X值，而不是X/Y(纬度= Y，经度= X)，因为从我的理解来看，这是历史含义，因为经度不是一个测量值。
类模块:CPoint
Private pXValue As Double
Private pYValue As Double
'''''X Value Property'''''
Public Property Get X() As Double
X = pXValue
End Property
Public Property Let X(Value As Double)
pXValue = Value
End Property
'''''Y Value Property'''''
Public Property Get Y() As Double
Y = pYValue
End Property
Public Property Let Y(Value As Double)
pYValue = Value
End Property
模块:
Public Function isPointInPolygon(p As CPoint, polygon() As CPoint) As Boolean
Dim i As Integer
Dim j As Integer
Dim q As Object
Dim minX As Double
Dim maxX As Double
Dim minY As Double
Dim maxY As Double
minX = polygon(0).X
maxX = polygon(0).X
minY = polygon(0).Y
maxY = polygon(0).Y
For i = 1 To UBound(polygon)
Set q = polygon(i)
minX = vbMin(q.X, minX)
maxX = vbMax(q.X, maxX)
minY = vbMin(q.Y, minY)
maxY = vbMax(q.Y, maxY)
Next i
If p.X < minX Or p.X > maxX Or p.Y < minY Or p.Y > maxY Then
isPointInPolygon = False
Exit Function
End If
' SOURCE: http://www.ecse.rpi.edu/Homepages/wrf/Research/Short_Notes/pnpoly.html
isPointInPolygon = False
i = 0
j = UBound(polygon)
Do While i < UBound(polygon) + 1
If (polygon(i).Y > p.Y) Then
If (polygon(j).Y < p.Y) Then
If p.X < (polygon(j).X - polygon(i).X) * (p.Y - polygon(i).Y) / (polygon(j).Y - polygon(i).Y) + polygon(i).X Then
isPointInPolygon = True
Exit Function
End If
End If
ElseIf (polygon(i).Y < p.Y) Then
If (polygon(j).Y > p.Y) Then
If p.X < (polygon(j).X - polygon(i).X) * (p.Y - polygon(i).Y) / (polygon(j).Y - polygon(i).Y) + polygon(i).X Then
isPointInPolygon = True
Exit Function
End If
End If
End If
j = i
i = i + 1
Loop
End Function
Function vbMax(n1, n2) As Double
vbMax = IIf(n1 > n2, n1, n2)
End Function
Function vbMin(n1, n2) As Double
vbMin = IIf(n1 > n2, n2, n1)
End Function
Sub TestPointInPolygon()
Dim i As Integer
Dim InPolygon As Boolean
' MARKER Object
Dim p As CPoint
Set p = New CPoint
p.X = <ENTER X VALUE HERE>
p.Y = <ENTER Y VALUE HERE>
' POLYGON OBJECT
Dim polygon() As CPoint
ReDim polygon(<ENTER VALUE HERE>) 'Amount of vertices in polygon - 1
For i = 0 To <ENTER VALUE HERE> 'Same value as above
Set polygon(i) = New CPoint
polygon(i).X = <ASSIGN X VALUE HERE> 'Source a list of values that can be looped through
polgyon(i).Y = <ASSIGN Y VALUE HERE> 'Source a list of values that can be looped through
Next i
InPolygon = isPointInPolygon(p, polygon)
MsgBox InPolygon
End Sub
其他回答
这只适用于凸形状，但是Minkowski Portal Refinement和GJK也是测试一个点是否在多边形中的很好的选择。您使用闵可夫斯基减法从多边形中减去点，然后运行这些算法来查看多边形是否包含原点。
另外，有趣的是，你可以用支持函数更隐式地描述你的形状，它以一个方向向量作为输入，并输出沿该向量的最远点。这可以让你描述任何凸形状..弯曲的，由多边形制成的，或混合的您还可以执行一些操作，将简单支持函数的结果组合起来，以生成更复杂的形状。
更多信息: http://xenocollide.snethen.com/mpr2d.html
此外，game programming gems 7讨论了如何在3d中做到这一点(:
bobobobo引用的Eric Haines的文章真的很棒。特别有趣的是比较算法性能的表格;角度求和法和其他方法比起来真的很差。同样有趣的是，使用查找网格将多边形进一步细分为“in”和“out”扇区的优化可以使测试非常快，即使是在> 1000条边的多边形上。
不管怎样，现在还为时过早，但我的投票倾向于“交叉”方法，我认为这几乎就是Mecki所描述的。然而，我发现大卫·伯克(David Bourke)对它进行了最简洁的描述和编纂。我喜欢它不需要真正的三角函数，它适用于凸和凹，而且随着边数的增加，它的表现也相当不错。
顺便说一下，这是Eric Haines文章中的一个性能表，在随机多边形上进行测试。
number of edges per polygon
3 4 10 100 1000
MacMartin 2.9 3.2 5.9 50.6 485
Crossings 3.1 3.4 6.8 60.0 624
Triangle Fan+edge sort 1.1 1.8 6.5 77.6 787
Triangle Fan 1.2 2.1 7.3 85.4 865
Barycentric 2.1 3.8 13.8 160.7 1665
Angle Summation 56.2 70.4 153.6 1403.8 14693
Grid (100x100) 1.5 1.5 1.6 2.1 9.8
Grid (20x20) 1.7 1.7 1.9 5.7 42.2
Bins (100) 1.8 1.9 2.7 15.1 117
Bins (20) 2.1 2.2 3.7 26.3 278
在C语言的多边形测试中，有一个点没有使用光线投射。它可以用于重叠区域(自我交叉)，请参阅use_holes参数。
/* math lib (defined below) */
static float dot_v2v2(const float a[2], const float b[2]);
static float angle_signed_v2v2(const float v1[2], const float v2[2]);
static void copy_v2_v2(float r[2], const float a[2]);
/* intersection function */
bool isect_point_poly_v2(const float pt[2], const float verts[][2], const unsigned int nr,
const bool use_holes)
{
/* we do the angle rule, define that all added angles should be about zero or (2 * PI) */
float angletot = 0.0;
float fp1[2], fp2[2];
unsigned int i;
const float *p1, *p2;
p1 = verts[nr - 1];
/* first vector */
fp1[0] = p1[0] - pt[0];
fp1[1] = p1[1] - pt[1];
for (i = 0; i < nr; i++) {
p2 = verts[i];
/* second vector */
fp2[0] = p2[0] - pt[0];
fp2[1] = p2[1] - pt[1];
/* dot and angle and cross */
angletot += angle_signed_v2v2(fp1, fp2);
/* circulate */
copy_v2_v2(fp1, fp2);
p1 = p2;
}
angletot = fabsf(angletot);
if (use_holes) {
const float nested = floorf((angletot / (float)(M_PI * 2.0)) + 0.00001f);
angletot -= nested * (float)(M_PI * 2.0);
return (angletot > 4.0f) != ((int)nested % 2);
}
else {
return (angletot > 4.0f);
}
}
/* math lib */
static float dot_v2v2(const float a[2], const float b[2])
{
return a[0] * b[0] + a[1] * b[1];
}
static float angle_signed_v2v2(const float v1[2], const float v2[2])
{
const float perp_dot = (v1[1] * v2[0]) - (v1[0] * v2[1]);
return atan2f(perp_dot, dot_v2v2(v1, v2));
}
static void copy_v2_v2(float r[2], const float a[2])
{
r[0] = a[0];
r[1] = a[1];
}
注意:这是一个不太理想的方法，因为它包含很多对atan2f的调用，但它可能会引起阅读这个线程的开发人员的兴趣(在我的测试中，它比使用线交方法慢23倍)。
令人惊讶的是之前没有人提出这个问题，但是对于需要数据库的实用主义者来说:MongoDB对Geo查询提供了出色的支持，包括这个查询。
你需要的是:
db.neighborhoods。findOne({geometry: {$geoIntersects: {$geometry: { type: "Point"，坐标:["经度"，"纬度"]}}} })
communities是存储一个或多个标准GeoJson格式多边形的集合。如果查询返回null，则表示不相交，否则为。
这里有详细的记录: https://docs.mongodb.com/manual/tutorial/geospatial-tutorial/
在330个不规则多边形网格中，超过6000个点分类的性能不到一分钟，没有任何优化，包括用各自的多边形更新文档的时间。
VBA版本:
注意:请记住，如果你的多边形是地图中的一个区域，纬度/经度是Y/X值，而不是X/Y(纬度= Y，经度= X)，因为从我的理解来看，这是历史含义，因为经度不是一个测量值。
类模块:CPoint
Private pXValue As Double
Private pYValue As Double
'''''X Value Property'''''
Public Property Get X() As Double
X = pXValue
End Property
Public Property Let X(Value As Double)
pXValue = Value
End Property
'''''Y Value Property'''''
Public Property Get Y() As Double
Y = pYValue
End Property
Public Property Let Y(Value As Double)
pYValue = Value
End Property
模块:
Public Function isPointInPolygon(p As CPoint, polygon() As CPoint) As Boolean
Dim i As Integer
Dim j As Integer
Dim q As Object
Dim minX As Double
Dim maxX As Double
Dim minY As Double
Dim maxY As Double
minX = polygon(0).X
maxX = polygon(0).X
minY = polygon(0).Y
maxY = polygon(0).Y
For i = 1 To UBound(polygon)
Set q = polygon(i)
minX = vbMin(q.X, minX)
maxX = vbMax(q.X, maxX)
minY = vbMin(q.Y, minY)
maxY = vbMax(q.Y, maxY)
Next i
If p.X < minX Or p.X > maxX Or p.Y < minY Or p.Y > maxY Then
isPointInPolygon = False
Exit Function
End If
' SOURCE: http://www.ecse.rpi.edu/Homepages/wrf/Research/Short_Notes/pnpoly.html
isPointInPolygon = False
i = 0
j = UBound(polygon)
Do While i < UBound(polygon) + 1
If (polygon(i).Y > p.Y) Then
If (polygon(j).Y < p.Y) Then
If p.X < (polygon(j).X - polygon(i).X) * (p.Y - polygon(i).Y) / (polygon(j).Y - polygon(i).Y) + polygon(i).X Then
isPointInPolygon = True
Exit Function
End If
End If
ElseIf (polygon(i).Y < p.Y) Then
If (polygon(j).Y > p.Y) Then
If p.X < (polygon(j).X - polygon(i).X) * (p.Y - polygon(i).Y) / (polygon(j).Y - polygon(i).Y) + polygon(i).X Then
isPointInPolygon = True
Exit Function
End If
End If
End If
j = i
i = i + 1
Loop
End Function
Function vbMax(n1, n2) As Double
vbMax = IIf(n1 > n2, n1, n2)
End Function
Function vbMin(n1, n2) As Double
vbMin = IIf(n1 > n2, n2, n1)
End Function
Sub TestPointInPolygon()
Dim i As Integer
Dim InPolygon As Boolean
' MARKER Object
Dim p As CPoint
Set p = New CPoint
p.X = <ENTER X VALUE HERE>
p.Y = <ENTER Y VALUE HERE>
' POLYGON OBJECT
Dim polygon() As CPoint
ReDim polygon(<ENTER VALUE HERE>) 'Amount of vertices in polygon - 1
For i = 0 To <ENTER VALUE HERE> 'Same value as above
Set polygon(i) = New CPoint
polygon(i).X = <ASSIGN X VALUE HERE> 'Source a list of values that can be looped through
polgyon(i).Y = <ASSIGN Y VALUE HERE> 'Source a list of values that can be looped through
Next i
InPolygon = isPointInPolygon(p, polygon)
MsgBox InPolygon
End Sub
推荐文章
- 为什么引入无用的MOV指令会加速x86_64汇编中的紧循环?
- 如何在SQL中有效地计数列值的发生?
- 使用curl在PHP中获取HTTP代码
- 确定PHP中是否存在数组键的更快更好的方法是什么?
- 如何在O(n)中找到长度为n的无序数组中的第k大元素?
- 一个用于膨胀/收缩(抵消，缓冲)多边形的算法
- 圆-矩形碰撞检测(相交)
- postgresql COUNT(DISTINCT…)非常慢
- 为什么更快地检查字典是否包含键，而不是捕捉异常，以防它不?
- 当启用c++ 11时，std::vector性能回归
- 使用c++ 11的“auto”可以提高性能吗?
- std::vector比普通数组慢很多吗?
- 优化PostgreSQL进行快速测试
- 如果性能很重要，我应该使用Java的String.format()吗?
- 使用“var”会影响性能吗?
