我需要一个基本函数来求点到线段的最短距离。你可以随意用任何你想要的语言来编写解决方案;我可以把它翻译成什么我正在使用(Javascript)。

编辑:线段由两个端点定义。线段AB由两点A (x1,y1)和B (x2,y2)定义。我要求的是这条线段到点C (x3,y3)的距离。我的几何技能生疏了,所以我看到的例子让我很困惑,我很遗憾地承认。


当前回答

我制作了一个交互式Desmos图来演示如何实现这一点:

https://www.desmos.com/calculator/kswrm8ddum

红点是A点,绿点是B点,C点是蓝色点。 您可以拖动图形中的点来查看值的变化。 左边的值“s”是线段的参数(即s = 0表示点A, s = 1表示点B)。 值“d”是第三点到经过A和B的直线的距离。

编辑:

有趣的小见解:坐标(s, d)是坐标系中第三点C的坐标,AB是单位x轴,单位y轴垂直于AB。

其他回答

上面的函数在垂直线上不起作用。这是一个工作正常的函数! 与点p1 p2相交。CheckPoint为p;

public float DistanceOfPointToLine2(PointF p1, PointF p2, PointF p)
{
  //          (y1-y2)x + (x2-x1)y + (x1y2-x2y1)
  //d(P,L) = --------------------------------
  //         sqrt( (x2-x1)pow2 + (y2-y1)pow2 )

  double ch = (p1.Y - p2.Y) * p.X + (p2.X - p1.X) * p.Y + (p1.X * p2.Y - p2.X * p1.Y);
  double del = Math.Sqrt(Math.Pow(p2.X - p1.X, 2) + Math.Pow(p2.Y - p1.Y, 2));
  double d = ch / del;
  return (float)d;
}

这是我最后写的代码。这段代码假设一个点以{x:5, y:7}的形式定义。注意,这不是绝对最有效的方法,但它是我能想到的最简单、最容易理解的代码。

// a, b, and c in the code below are all points

function distance(a, b)
{
    var dx = a.x - b.x;
    var dy = a.y - b.y;
    return Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
}

function Segment(a, b)
{
    var ab = {
        x: b.x - a.x,
        y: b.y - a.y
    };
    var length = distance(a, b);

    function cross(c) {
        return ab.x * (c.y-a.y) - ab.y * (c.x-a.x);
    };

    this.distanceFrom = function(c) {
        return Math.min(distance(a,c),
                        distance(b,c),
                        Math.abs(cross(c) / length));
    };
}

这个答案是基于公认答案的JavaScript解决方案。 它主要只是格式更好,函数名更长,当然函数语法更短,因为它是在ES6 + CoffeeScript中。

JavaScript版本(ES6)

distanceSquared = (v, w)=> Math.pow(v.x - w.x, 2) + Math.pow(v.y - w.y, 2);
distance = (v, w)=> Math.sqrt(distanceSquared(v, w));

distanceToLineSegmentSquared = (p, v, w)=> {
    l2 = distanceSquared(v, w);
    if (l2 === 0) {
        return distanceSquared(p, v);
    }
    t = ((p.x - v.x) * (w.x - v.x) + (p.y - v.y) * (w.y - v.y)) / l2;
    t = Math.max(0, Math.min(1, t));
    return distanceSquared(p, {
        x: v.x + t * (w.x - v.x),
        y: v.y + t * (w.y - v.y)
    });
}
distanceToLineSegment = (p, v, w)=> {
    return Math.sqrt(distanceToLineSegmentSquared(p, v));
}

CoffeeScript版本

distanceSquared = (v, w)-> (v.x - w.x) ** 2 + (v.y - w.y) ** 2
distance = (v, w)-> Math.sqrt(distanceSquared(v, w))

distanceToLineSegmentSquared = (p, v, w)->
    l2 = distanceSquared(v, w)
    return distanceSquared(p, v) if l2 is 0
    t = ((p.x - v.x) * (w.x - v.x) + (p.y - v.y) * (w.y - v.y)) / l2
    t = Math.max(0, Math.min(1, t))
    distanceSquared(p, {
        x: v.x + t * (w.x - v.x)
        y: v.y + t * (w.y - v.y)
    })

distanceToLineSegment = (p, v, w)->
    Math.sqrt(distanceToLineSegmentSquared(p, v, w))

用Matlab直接实现Grumdrig

function ans=distP2S(px,py,vx,vy,wx,wy)
% [px py vx vy wx wy]
  t=( (px-vx)*(wx-vx)+(py-vy)*(wy-vy) )/idist(vx,wx,vy,wy)^2;
  [idist(px,vx,py,vy) idist(px,vx+t*(wx-vx),py,vy+t*(wy-vy)) idist(px,wx,py,wy) ];
  ans(1+(t>0)+(t>1)); % <0 0<=t<=1 t>1     
 end

function d=idist(a,b,c,d)
 d=abs(a-b+1i*(c-d));
end

这是一个基于向量数学的;这个解决方案也适用于更高的维度,并报告交点(在线段上)。

def dist(x1,y1,x2,y2,px,py):
    a = np.array([[x1,y1]]).T
    b = np.array([[x2,y2]]).T
    x = np.array([[px,py]]).T
    tp = (np.dot(x.T, b) - np.dot(a.T, b)) / np.dot(b.T, b)
    tp = tp[0][0]
    tmp = x - (a + tp*b)
    d = np.sqrt(np.dot(tmp.T,tmp)[0][0])
    return d, a+tp*b

x1,y1=2.,2.
x2,y2=5.,5.
px,py=4.,1.

d, inters = dist(x1,y1, x2,y2, px,py)
print (d)
print (inters)

结果是

2.1213203435596424
[[2.5]
 [2.5]]

这里解释了数学

https://brilliant.org/wiki/distance-between-point-and-line/