我如何确定两条直线是否相交,如果相交,在x,y点处?
当前回答
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;
}
其他回答
我尝试了很多方法,然后我决定自己写。就是这样:
bool IsBetween (float x, float b1, float b2)
{
return ( ((x >= (b1 - 0.1f)) &&
(x <= (b2 + 0.1f))) ||
((x >= (b2 - 0.1f)) &&
(x <= (b1 + 0.1f))));
}
bool IsSegmentsColliding( POINTFLOAT lineA,
POINTFLOAT lineB,
POINTFLOAT line2A,
POINTFLOAT line2B)
{
float deltaX1 = lineB.x - lineA.x;
float deltaX2 = line2B.x - line2A.x;
float deltaY1 = lineB.y - lineA.y;
float deltaY2 = line2B.y - line2A.y;
if (abs(deltaX1) < 0.01f &&
abs(deltaX2) < 0.01f) // Both are vertical lines
return false;
if (abs((deltaY1 / deltaX1) -
(deltaY2 / deltaX2)) < 0.001f) // Two parallel line
return false;
float xCol = ( ( (deltaX1 * deltaX2) *
(line2A.y - lineA.y)) -
(line2A.x * deltaY2 * deltaX1) +
(lineA.x * deltaY1 * deltaX2)) /
((deltaY1 * deltaX2) - (deltaY2 * deltaX1));
float yCol = 0;
if (deltaX1 < 0.01f) // L1 is a vertical line
yCol = ((xCol * deltaY2) +
(line2A.y * deltaX2) -
(line2A.x * deltaY2)) / deltaX2;
else // L1 is acceptable
yCol = ((xCol * deltaY1) +
(lineA.y * deltaX1) -
(lineA.x * deltaY1)) / deltaX1;
bool isCol = IsBetween(xCol, lineA.x, lineB.x) &&
IsBetween(yCol, lineA.y, lineB.y) &&
IsBetween(xCol, line2A.x, line2B.x) &&
IsBetween(yCol, line2A.y, line2B.y);
return isCol;
}
根据这两个公式:(由直线方程和其他公式简化而来)
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。
iMalc回答的Python版本:
def find_intersection( p0, p1, p2, p3 ) :
s10_x = p1[0] - p0[0]
s10_y = p1[1] - p0[1]
s32_x = p3[0] - p2[0]
s32_y = p3[1] - p2[1]
denom = s10_x * s32_y - s32_x * s10_y
if denom == 0 : return None # collinear
denom_is_positive = denom > 0
s02_x = p0[0] - p2[0]
s02_y = p0[1] - p2[1]
s_numer = s10_x * s02_y - s10_y * s02_x
if (s_numer < 0) == denom_is_positive : return None # no collision
t_numer = s32_x * s02_y - s32_y * s02_x
if (t_numer < 0) == denom_is_positive : return None # no collision
if (s_numer > denom) == denom_is_positive or (t_numer > denom) == denom_is_positive : return None # no collision
# collision detected
t = t_numer / denom
intersection_point = [ p0[0] + (t * s10_x), p0[1] + (t * s10_y) ]
return intersection_point
这个解决方案可能会有所帮助
public static float GetLineYIntesept(PointF p, float slope)
{
return p.Y - slope * p.X;
}
public static PointF FindIntersection(PointF line1Start, PointF line1End, PointF line2Start, PointF line2End)
{
float slope1 = (line1End.Y - line1Start.Y) / (line1End.X - line1Start.X);
float slope2 = (line2End.Y - line2Start.Y) / (line2End.X - line2Start.X);
float yinter1 = GetLineYIntesept(line1Start, slope1);
float yinter2 = GetLineYIntesept(line2Start, slope2);
if (slope1 == slope2 && yinter1 != yinter2)
return PointF.Empty;
float x = (yinter2 - yinter1) / (slope1 - slope2);
float y = slope1 * x + yinter1;
return new PointF(x, y);
}
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