只是想提一下，一个很好的解释和明确的解决方案可以在数字食谱系列中找到。我有这本书的第三版，答案在1117页21.4节。另一种不同命名的解决方案可以在玛丽娜·加夫里洛娃(Marina Gavrilova)的论文中找到。在我看来，她的解决办法要简单一些。

我的实现如下:

bool NuGeometry::IsBetween(const double& x0, const double& x, const double& x1){
   return (x >= x0) && (x <= x1);
}

bool NuGeometry::FindIntersection(const double& x0, const double& y0, 
     const double& x1, const double& y1,
     const double& a0, const double& b0, 
     const double& a1, const double& b1, 
     double& xy, double& ab) {
   // four endpoints are x0, y0 & x1,y1 & a0,b0 & a1,b1
   // returned values xy and ab are the fractional distance along xy and ab
   // and are only defined when the result is true

   bool partial = false;
   double denom = (b0 - b1) * (x0 - x1) - (y0 - y1) * (a0 - a1);
   if (denom == 0) {
      xy = -1;
      ab = -1;
   } else {
      xy = (a0 * (y1 - b1) + a1 * (b0 - y1) + x1 * (b1 - b0)) / denom;
      partial = NuGeometry::IsBetween(0, xy, 1);
      if (partial) {
         // no point calculating this unless xy is between 0 & 1
         ab = (y1 * (x0 - a1) + b1 * (x1 - x0) + y0 * (a1 - x1)) / denom; 
      }
   }
   if ( partial && NuGeometry::IsBetween(0, ab, 1)) {
      ab = 1-ab;
      xy = 1-xy;
      return true;
   }  else return false;
}

有一个很好的方法来解决这个问题就是用向量叉乘。定义二维向量叉乘v × w为vx wy−vy wx。

假设这两条线段从p到p + r，从q到q + s。那么第一行上的任意点都可以表示为p + t r(对于标量参数t)，第二行上的任意点可以表示为q + u s(对于标量参数u)。

如果t和u满足以下条件，两条直线相交:

P + t r = q + u s

两边叉乘s，得到

(p + r) × s = (q + u s) × s

由于s × s = 0，这意味着

T (r × s) = (q−p) × s

因此，求解t:

T = (q−p) × s / (r × s)

同样地，我们可以解出u:

(p + r) × r = (q + u s) × r U (s × r) = (p−q) × r U = (p−q) × r / (s × r)

为了减少计算步骤，可以方便地将其重写为以下形式(记住s × r =−r × s):

U = q−p × r / (r × s)

现在有四种情况:

If r × s = 0 and (q − p) × r = 0, then the two lines are collinear. In this case, express the endpoints of the second segment (q and q + s) in terms of the equation of the first line segment (p + t r): t0 = (q − p) · r / (r · r) t1 = (q + s − p) · r / (r · r) = t0 + s · r / (r · r) If the interval between t0 and t1 intersects the interval [0, 1] then the line segments are collinear and overlapping; otherwise they are collinear and disjoint. Note that if s and r point in opposite directions, then s · r < 0 and so the interval to be checked is [t1, t0] rather than [t0, t1]. If r × s = 0 and (q − p) × r ≠ 0, then the two lines are parallel and non-intersecting. If r × s ≠ 0 and 0 ≤ t ≤ 1 and 0 ≤ u ≤ 1, the two line segments meet at the point p + t r = q + u s. Otherwise, the two line segments are not parallel but do not intersect.

来源:该方法是3D线相交算法的2维专门化，来自Ronald Goldman发表在Graphics Gems，第304页的文章“三条线在三维空间中的相交”。在三维空间中，通常的情况是直线是倾斜的(既不平行也不相交)，在这种情况下，该方法给出了两条直线最接近的点。

如果矩形的每条边都是一条线段，并且用户绘制的部分也是一条线段，那么您只需检查用户绘制的线段是否与四条边线段相交。这应该是一个相当简单的练习，给定每个段的起点和终点。

问题可以简化成这样一个问题:从A到B和从C到D的两条直线相交吗?然后你可以问它四次(在直线和矩形的四条边之间)。

这是做这个的矢量数学。假设A到B的直线就是问题中的直线C到D的直线是其中一条矩形直线。我的表示法是Ax是A的x坐标Cy是c的y坐标“*”表示点积，例如A*B = Ax*Bx + Ay*By。

E = B-A = ( Bx-Ax, By-Ay )
F = D-C = ( Dx-Cx, Dy-Cy ) 
P = ( -Ey, Ex )
h = ( (A-C) * P ) / ( F * P )

h是键。如果h在0和1之间，两条线相交，否则不相交。如果F*P为零，当然不能进行计算，但在这种情况下，直线是平行的，因此只有在明显的情况下才相交。

交点是C + F*h。

更多的乐趣:

如果h恰好等于0或1，两条直线的端点相交。你可以认为这是一个“交集”，也可以认为不是。

具体来说，h是直线长度乘以多少才能恰好与另一条直线相交。

因此，如果h<0，这意味着矩形线在给定直线的“后面”(“方向”是“从A到B”)，如果h>1，矩形线在给定直线的“前面”。

推导:

A和C是指向直线起点的向量;E和F是由A和C端点组成的直线。

对于平面上任意两条不平行线，必须恰好有一对标量g和h，使得这个方程成立:

A + E*g = C + F*h

为什么?因为两条不平行线必须相交，这意味着你可以将这两条线按一定比例缩放并相互接触。

(起初，这看起来像一个有两个未知数的方程!但当你考虑到这是一个二维矢量方程时，它就不是，这意味着这是一对x和y的方程)

我们必须消去其中一个变量。一个简单的方法是使E项为零。要做到这一点，用一个向量对方程两边做点积这个向量与E点乘到0，我把上面的向量称为P，我做了E的明显变换。

你现在有:

A*P = C*P + F*P*h
(A-C)*P = (F*P)*h
( (A-C)*P ) / (F*P) = h

曾经在这里被接受的答案是不正确的(它已经被不接受了，所以万岁!)它不能正确地消除所有非交点。简单地说，它可能有效，但也可能失败，特别是在0和1被认为对h有效的情况下。

考虑以下情况:

直线(4,1)-(5,1)和(0,0)-(0,2)

这两条垂线显然不重叠。

= (4,1) B =(5、1) C = (0, 0) D = (0, 2) E = (1) - (4,1) = (1,0) F = (0, 2) - (0, 0) = (0, 2) P = (0, 1) h =((4,1) -(0, 0))点(0,1)/((0,2)点(0,1))= 0

根据上面的答案，这两条线段在端点处相遇(值为0和1)。该端点为:

(0, 0) + (0, 2) * 0 = (0, 0)

So, apparently the two line segments meet at (0,0), which is on line CD, but not on line AB. So what is going wrong? The answer is that the values of 0 and 1 are not valid and only sometimes HAPPEN to correctly predict endpoint intersection. When the extension of one line (but not the other) would meet the line segment, the algorithm predicts an intersection of line segments, but this is not correct. I imagine that by testing starting with AB vs CD and then also testing with CD vs AB, this problem would be eliminated. Only if both fall between 0 and 1 inclusively can they be said to intersect.

如果你必须预测端点，我建议使用向量叉乘法。

-Dan

下面是一个基本的c#线段实现，并有相应的交点检测代码。它需要一个名为Vector2f的2D向量/点结构，不过你可以用任何其他具有X/Y属性的类型替换它。如果更适合你的需要，你也可以用double替换float。

这段代码用于我的. net物理库Boing。

public struct LineSegment2f
{
    public Vector2f From { get; }
    public Vector2f To { get; }

    public LineSegment2f(Vector2f @from, Vector2f to)
    {
        From = @from;
        To = to;
    }

    public Vector2f Delta => new Vector2f(To.X - From.X, To.Y - From.Y);

    /// <summary>
    /// Attempt to intersect two line segments.
    /// </summary>
    /// <remarks>
    /// Even if the line segments do not intersect, <paramref name="t"/> and <paramref name="u"/> will be set.
    /// If the lines are parallel, <paramref name="t"/> and <paramref name="u"/> are set to <see cref="float.NaN"/>.
    /// </remarks>
    /// <param name="other">The line to attempt intersection of this line with.</param>
    /// <param name="intersectionPoint">The point of intersection if within the line segments, or empty..</param>
    /// <param name="t">The distance along this line at which intersection would occur, or NaN if lines are collinear/parallel.</param>
    /// <param name="u">The distance along the other line at which intersection would occur, or NaN if lines are collinear/parallel.</param>
    /// <returns><c>true</c> if the line segments intersect, otherwise <c>false</c>.</returns>
    public bool TryIntersect(LineSegment2f other, out Vector2f intersectionPoint, out float t, out float u)
    {
        var p = From;
        var q = other.From;
        var r = Delta;
        var s = other.Delta;

        // t = (q − p) × s / (r × s)
        // u = (q − p) × r / (r × s)

        var denom = Fake2DCross(r, s);

        if (denom == 0)
        {
            // lines are collinear or parallel
            t = float.NaN;
            u = float.NaN;
            intersectionPoint = default(Vector2f);
            return false;
        }

        var tNumer = Fake2DCross(q - p, s);
        var uNumer = Fake2DCross(q - p, r);

        t = tNumer / denom;
        u = uNumer / denom;

        if (t < 0 || t > 1 || u < 0 || u > 1)
        {
            // line segments do not intersect within their ranges
            intersectionPoint = default(Vector2f);
            return false;
        }

        intersectionPoint = p + r * t;
        return true;
    }

    private static float Fake2DCross(Vector2f a, Vector2f b)
    {
        return a.X * b.Y - a.Y * b.X;
    }
}