C和Objective-C

基于Gareth Rees的回答

const AGKLine AGKLineZero = (AGKLine){(CGPoint){0.0, 0.0}, (CGPoint){0.0, 0.0}};

AGKLine AGKLineMake(CGPoint start, CGPoint end)
{
    return (AGKLine){start, end};
}

double AGKLineLength(AGKLine l)
{
    return CGPointLengthBetween_AGK(l.start, l.end);
}

BOOL AGKLineIntersection(AGKLine l1, AGKLine l2, CGPoint *out_pointOfIntersection)
{
    // http://stackoverflow.com/a/565282/202451

    CGPoint p = l1.start;
    CGPoint q = l2.start;
    CGPoint r = CGPointSubtract_AGK(l1.end, l1.start);
    CGPoint s = CGPointSubtract_AGK(l2.end, l2.start);
    
    double s_r_crossProduct = CGPointCrossProductZComponent_AGK(r, s);
    double t = CGPointCrossProductZComponent_AGK(CGPointSubtract_AGK(q, p), s) / s_r_crossProduct;
    double u = CGPointCrossProductZComponent_AGK(CGPointSubtract_AGK(q, p), r) / s_r_crossProduct;
    
    if(t < 0 || t > 1.0 || u < 0 || u > 1.0)
    {
        if(out_pointOfIntersection != NULL)
        {
            *out_pointOfIntersection = CGPointZero;
        }
        return NO;
    }
    else
    {
        if(out_pointOfIntersection != NULL)
        {
            CGPoint i = CGPointAdd_AGK(p, CGPointMultiply_AGK(r, t));
            *out_pointOfIntersection = i;
        }
        return YES;
    }
}

CGFloat CGPointCrossProductZComponent_AGK(CGPoint v1, CGPoint v2)
{
    return v1.x * v2.y - v1.y * v2.x;
}

CGPoint CGPointSubtract_AGK(CGPoint p1, CGPoint p2)
{
    return (CGPoint){p1.x - p2.x, p1.y - p2.y};
}

CGPoint CGPointAdd_AGK(CGPoint p1, CGPoint p2)
{
    return (CGPoint){p1.x + p2.x, p1.y + p2.y};
}

CGFloat CGPointCrossProductZComponent_AGK(CGPoint v1, CGPoint v2)
{
    return v1.x * v2.y - v1.y * v2.x;
}

CGPoint CGPointMultiply_AGK(CGPoint p1, CGFloat factor)
{
    return (CGPoint){p1.x * factor, p1.y * factor};
}

许多函数和结构都是私有的，但是你应该很容易就能知道发生了什么。 这是公开的在这个回购https://github.com/hfossli/AGGeometryKit/

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

FWIW，下面的函数(在C中)既检测线的交点，又确定交点。这是基于Andre LeMothe的“Tricks of the Windows Game Programming Gurus”中的一个算法。这与其他答案(例如Gareth的答案)中的一些算法并没有什么不同。然后LeMothe使用克莱默法则(不要问我)来解这些方程。

我可以证明它在我的小行星克隆中起作用，并且似乎正确地处理了Elemental, Dan和Wodzu在其他答案中描述的边缘情况。它也可能比KingNestor发布的代码快，因为它都是乘法和除法，没有平方根!

我想这里有一些除以0的可能性，尽管在我的例子中这不是问题。很容易修改以避免崩溃。

// Returns 1 if the lines intersect, otherwise 0. In addition, if the lines 
// intersect the intersection point may be stored in the floats i_x and i_y.
char get_line_intersection(float p0_x, float p0_y, float p1_x, float p1_y, 
    float p2_x, float p2_y, float p3_x, float p3_y, float *i_x, float *i_y)
{
    float s1_x, s1_y, s2_x, s2_y;
    s1_x = p1_x - p0_x;     s1_y = p1_y - p0_y;
    s2_x = p3_x - p2_x;     s2_y = p3_y - p2_y;

    float s, t;
    s = (-s1_y * (p0_x - p2_x) + s1_x * (p0_y - p2_y)) / (-s2_x * s1_y + s1_x * s2_y);
    t = ( s2_x * (p0_y - p2_y) - s2_y * (p0_x - p2_x)) / (-s2_x * s1_y + s1_x * s2_y);

    if (s >= 0 && s <= 1 && t >= 0 && t <= 1)
    {
        // Collision detected
        if (i_x != NULL)
            *i_x = p0_x + (t * s1_x);
        if (i_y != NULL)
            *i_y = p0_y + (t * s1_y);
        return 1;
    }

    return 0; // No collision
}

顺便说一句，我必须说，在LeMothe的书中，虽然他显然得到了正确的算法，但他展示的具体示例插入了错误的数字，并且计算错误。例如:

(4 * (4-1) + 12 * (7-1))/(17 * 4 + 12 * 10) = 844/0.88 = 0.44

这让我困惑了好几个小时。：(

问题C:如何检测两条线段是否相交?

我也搜索过同样的话题，但我对答案并不满意。所以我写了一篇文章，非常详细地解释了如何检查两条线段是否与大量图像相交。这是完整的(并经过测试的)java代码。

以下是这篇文章，截取了最重要的部分:

检查线段a是否与线段b相交的算法如下所示:

什么是边界框?下面是两个线段的边界框:

如果两个边界框都有交点，则移动线段a，使其中一点在(0|0)处。现在你有了一条经过a定义的原点的直线，现在以同样的方式移动线段b，检查线段b的新点是否在直线a的不同两侧。如果是这样，则反过来检查。如果也是这样，线段相交。如果不相交，它们就不相交。

问题A:两条线段在哪里相交?

你知道两条线段a和b相交。如果你不知道，用我在C题中给你的工具检查一下。

现在你可以通过一些情况，并得到解决与七年级数学(见代码和交互示例)。

问题B:你如何检测两条线是否相交?

假设点A = (x1, y1)点B = (x2, y2) C = (x_3, y_3) D = (x_4, y_4) 第一行由AB定义(A != B)，第二行由CD定义(C != D)。

function doLinesIntersect(AB, CD) {
    if (x1 == x2) {
        return !(x3 == x4 && x1 != x3);
    } else if (x3 == x4) {
        return true;
    } else {
        // Both lines are not parallel to the y-axis
        m1 = (y1-y2)/(x1-x2);
        m2 = (y3-y4)/(x3-x4);
        return m1 != m2;
    }
}

问题D:两条直线在哪里相交?

检查问题B，它们是否相交。

直线a和b由每条直线上的两个点定义。 你基本上可以用和问题A相同的逻辑。

人们似乎对Gavin的答案很感兴趣，cortijon在评论中提出了一个javascript版本，iMalc提供了一个计算量略少的版本。一些人指出了各种代码建议的缺点，另一些人则评论了一些代码建议的效率。

iMalc通过Gavin的答案提供的算法是我目前在一个javascript项目中使用的算法，我只是想在这里提供一个清理过的版本，如果它可以帮助到任何人的话。

// Some variables for reuse, others may do this differently
var p0x, p1x, p2x, p3x, ix,
    p0y, p1y, p2y, p3y, iy,
    collisionDetected;

// do stuff, call other functions, set endpoints...

// note: for my purpose I use |t| < |d| as opposed to
// |t| <= |d| which is equivalent to 0 <= t < 1 rather than
// 0 <= t <= 1 as in Gavin's answer - results may vary

var lineSegmentIntersection = function(){
    var d, dx1, dx2, dx3, dy1, dy2, dy3, s, t;

    dx1 = p1x - p0x;      dy1 = p1y - p0y;
    dx2 = p3x - p2x;      dy2 = p3y - p2y;
    dx3 = p0x - p2x;      dy3 = p0y - p2y;

    collisionDetected = 0;

    d = dx1 * dy2 - dx2 * dy1;

    if(d !== 0){
        s = dx1 * dy3 - dx3 * dy1;
        if((s <= 0 && d < 0 && s >= d) || (s >= 0 && d > 0 && s <= d)){
            t = dx2 * dy3 - dx3 * dy2;
            if((t <= 0 && d < 0 && t > d) || (t >= 0 && d > 0 && t < d)){
                t = t / d;
                collisionDetected = 1;
                ix = p0x + t * dx1;
                iy = p0y + t * dy1;
            }
        }
    }
};

根据t3chb0t的答案:

int intersezione_linee(int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3, int x4, int y4, int& p_x, int& p_y)
{
   //L1: estremi (x1,y1)(x2,y2) L2: estremi (x3,y3)(x3,y3)
   int d;
   d = (x1-x2)*(y3-y4) - (y1-y2)*(x3-x4);
   if(!d)
       return 0;
   p_x = ((x1*y2-y1*x2)*(x3-x4) - (x1-x2)*(x3*y4-y3*x4))/d;
   p_y = ((x1*y2-y1*x2)*(y3-y4) - (y1-y2)*(x3*y4-y3*x4))/d;
   return 1;
}

int in_bounding_box(int x1, int y1, int x2, int y2, int p_x, int p_y)
{
    return p_x>=x1 && p_x<=x2 && p_y>=y1 && p_y<=y2;

}

int intersezione_segmenti(int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3, int x4, int y4, int& p_x, int& p_y)
{
    if (!intersezione_linee(x1,y1,x2,y2,x3,y3,x4,y4,p_x,p_y))
        return 0;

    return in_bounding_box(x1,y1,x2,y2,p_x,p_y) && in_bounding_box(x3,y3,x4,y4,p_x,p_y);
}