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

您可以通过检查将所需点连接到多边形顶点所形成的面积是否与多边形本身的面积相匹配来实现这一点。

或者你可以检查从你的点到每一对连续的多边形顶点到你的检查点的内角之和是否为360，但我有一种感觉，第一种选择更快，因为它不涉及除法，也不计算三角函数的反函数。

我不知道如果你的多边形内部有一个洞会发生什么，但在我看来，主要思想可以适应这种情况

你也可以把问题贴在数学社区里。我打赌他们有一百万种方法

我认为这是迄今为止所有答案中最简洁的一个。

例如，假设我们有一个多边形，它带有多边形凹，看起来像这样:

大多边形顶点的二维坐标为

[[139, 483], [227, 792], [482, 849], [523, 670], [352, 330]]

方框顶点的坐标为

[[248, 518], [336, 510], [341, 614], [250, 620]]

空心三角形顶点的坐标为

[[416, 531], [505, 517], [495, 616]]

假设我们想要测试两个点[296,557]和[422,730]，如果它们在红色区域内(不包括边缘)。如果我们定位这两个点，它将是这样的:

显然，[296,557]不在读取区域内，而[422,730]在。

我的解决方案是基于圈数算法。下面是我只使用numpy的4行python代码:

def detect(points, *polygons):
    import numpy as np
    endpoint1 = np.r_[tuple(np.roll(p, 1, 0) for p in polygons)][:, None] - points
    endpoint2 = np.r_[polygons][:, None] - points
    p1, p2 = np.cross(endpoint1, endpoint2), np.einsum('...i,...i', endpoint1, endpoint2)
    return ~((p1.sum(0) < 0) ^ (abs(np.arctan2(p1, p2).sum(0)) > np.pi) | ((p1 == 0) & (p2 <= 0)).any(0))

要测试实现:

points = [[296, 557], [422, 730]]
polygon1 = [[139, 483], [227, 792], [482, 849], [523, 670], [352, 330]]
polygon2 = [[248, 518], [336, 510], [341, 614], [250, 620]]
polygon3 = [[416, 531], [505, 517], [495, 616]]

print(detect(points, polygon1, polygon2, polygon3))

输出:

[False  True]

我已经做了nirg的c++代码的Python实现:

输入

Bounding_points:组成多边形的节点。 Bounding_box_positions:筛选的候选点。(在我从边界框创建的实现中。 (输入为元组列表，格式为:[(xcord, ycord)，…])

返回

多边形内的所有点。

def polygon_ray_casting(self, bounding_points, bounding_box_positions):
    # Arrays containing the x- and y-coordinates of the polygon's vertices.
    vertx = [point[0] for point in bounding_points]
    verty = [point[1] for point in bounding_points]
    # Number of vertices in the polygon
    nvert = len(bounding_points)
    # Points that are inside
    points_inside = []

    # For every candidate position within the bounding box
    for idx, pos in enumerate(bounding_box_positions):
        testx, testy = (pos[0], pos[1])
        c = 0
        for i in range(0, nvert):
            j = i - 1 if i != 0 else nvert - 1
            if( ((verty[i] > testy ) != (verty[j] > testy))   and
                    (testx < (vertx[j] - vertx[i]) * (testy - verty[i]) / (verty[j] - verty[i]) + vertx[i]) ):
                c += 1
        # If odd, that means that we are inside the polygon
        if c % 2 == 1: 
            points_inside.append(pos)


    return points_inside

同样，这个想法也是从这里得来的

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
    }
}

nirg的c#版本的答案在这里:我只分享代码。这可能会节省一些时间。

public static bool IsPointInPolygon(IList<Point> polygon, Point testPoint) {
            bool result = false;
            int j = polygon.Count() - 1;
            for (int i = 0; i < polygon.Count(); i++) {
                if (polygon[i].Y < testPoint.Y && polygon[j].Y >= testPoint.Y || polygon[j].Y < testPoint.Y && polygon[i].Y >= testPoint.Y) {
                    if (polygon[i].X + (testPoint.Y - polygon[i].Y) / (polygon[j].Y - polygon[i].Y) * (polygon[j].X - polygon[i].X) < testPoint.X) {
                        result = !result;
                    }
                }
                j = i;
            }
            return result;
        }