答案取决于你用的是简单多边形还是复杂多边形。简单多边形不能有任何线段交点。所以它们可以有洞，但线不能交叉。复杂区域可以有直线交点，所以它们可以有重叠的区域，或者只有一点相交的区域。

对于简单多边形，最好的算法是光线投射(交叉数)算法。对于复杂多边形，该算法不检测重叠区域内的点。所以对于复杂多边形你必须使用圈数算法。

下面是一篇用C实现这两种算法的优秀文章。我试过了，效果不错。

http://geomalgorithms.com/a03-_inclusion.html

我认为下面这段代码是最好的解决方案(从这里开始):

int pnpoly(int nvert, float *vertx, float *verty, float testx, float testy)
{
  int i, j, c = 0;
  for (i = 0, j = nvert-1; i < nvert; j = i++) {
    if ( ((verty[i]>testy) != (verty[j]>testy)) &&
     (testx < (vertx[j]-vertx[i]) * (testy-verty[i]) / (verty[j]-verty[i]) + vertx[i]) )
       c = !c;
  }
  return c;
}

参数

nvert:多边形中的顶点数。是否在末端重复第一个顶点在上面的文章中已经讨论过了。 vertx, verty:包含多边形顶点的x坐标和y坐标的数组。 testx, testy:测试点的X坐标和y坐标。

它既简短又高效，适用于凸多边形和凹多边形。如前所述，您应该首先检查边界矩形，并单独处理多边形孔。

这背后的想法很简单。作者描述如下:

我从测试点水平运行一条半无限射线(增加x，固定y)，并计算它穿过多少条边。在每个十字路口，光线在内部和外部之间切换。这叫做乔丹曲线定理。

当水平射线穿过任意一条边时，变量c从0变为1，从1变为0。基本上它记录了交叉边的数量是偶数还是奇数。0表示偶数，1表示奇数。

nirg回答的Swift版本:

extension CGPoint {
    func isInsidePolygon(vertices: [CGPoint]) -> Bool {
        guard !vertices.isEmpty else { return false }
        var j = vertices.last!, c = false
        for i in vertices {
            let a = (i.y > y) != (j.y > y)
            let b = (x < (j.x - i.x) * (y - i.y) / (j.y - i.y) + i.x)
            if a && b { c = !c }
            j = i
        }
        return c
    }
}

David Segond's answer is pretty much the standard general answer, and Richard T's is the most common optimization, though therre are some others. Other strong optimizations are based on less general solutions. For example if you are going to check the same polygon with lots of points, triangulating the polygon can speed things up hugely as there are a number of very fast TIN searching algorithms. Another is if the polygon and points are on a limited plane at low resolution, say a screen display, you can paint the polygon onto a memory mapped display buffer in a given colour, and check the color of a given pixel to see if it lies in the polygons.

像许多优化一样，这些优化是基于特定情况而不是一般情况，并且基于摊销时间而不是单次使用产生效益。

在这个领域工作，我发现约瑟夫·奥鲁克斯的《计算几何》在C' ISBN 0-521-44034-3是一个很大的帮助。

为了完整性，这里是nirg提供的算法的lua实现，由Mecki讨论:

function pnpoly(area, test)
    local inside = false
    local tx, ty = table.unpack(test)
    local j = #area
    for i=1, #area do
        local vxi, vyi = table.unpack(area[i])
        local vxj, vyj = table.unpack(area[j])
        if (vyi > ty) ~= (vyj > ty)
        and tx < (vxj - vxi)*(ty - vyi)/(vyj - vyi) + vxi
        then
            inside = not inside
        end
        j = i
    end
    return inside
end

变量区域是一个点的表，这些点依次存储为2D表。例子:

> A = {{2, 1}, {1, 2}, {15, 3}, {3, 4}, {5, 3}, {4, 1.5}}
> T = {2, 1.1}
> pnpoly(A, T)
true

GitHub Gist的链接。

当我还是Michael Stonebraker手下的一名研究员时，我做了一些关于这方面的工作——你知道，就是那位提出了Ingres、PostgreSQL等的教授。

我们意识到最快的方法是首先做一个边界框，因为它非常快。如果它在边界框之外，它就在外面。否则，你就得做更辛苦的工作……

如果你想要一个伟大的算法，看看开源项目PostgreSQL的源代码的地理工作…

我想指出的是，我们从来没有深入了解过左撇子和右撇子(也可以表达为“内”和“外”的问题……

更新

BKB's link provided a good number of reasonable algorithms. I was working on Earth Science problems and therefore needed a solution that works in latitude/longitude, and it has the peculiar problem of handedness - is the area inside the smaller area or the bigger area? The answer is that the "direction" of the verticies matters - it's either left-handed or right handed and in this way you can indicate either area as "inside" any given polygon. As such, my work used solution three enumerated on that page.

此外，我的工作使用单独的函数进行“在线”测试。

.．.因为有人问:我们发现当垂直的数量超过某个数字时，边界盒测试是最好的——如果有必要，在做更长的测试之前做一个非常快速的测试……边界框是通过简单地将最大的x，最小的x，最大的y和最小的y放在一起，组成一个框的四个点来创建的……

另一个提示是:我们在网格空间中进行了所有更复杂的“调光”计算，都是在平面上的正点上进行的，然后重新投影到“真实”的经度/纬度上，从而避免了在经度180线交叉时和处理极地时可能出现的环绕错误。工作好了!