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
在f#中，点c到a和b之间的线段的距离为:
let pointToLineSegmentDistance (a: Vector, b: Vector) (c: Vector) =
let d = b - a
let s = d.Length
let lambda = (c - a) * d / s
let p = (lambda |> max 0.0 |> min s) * d / s
(a + p - c).Length
向量d沿着线段从a指向b。d/s与c-a的点积给出了无限直线与点c之间最接近点的参数。使用min和max函数将该参数钳制到范围0..s，使该点位于a和b之间。最后，a+p-c的长度是c到线段上最近点的距离。
使用示例:
pointToLineSegmentDistance (Vector(0.0, 0.0), Vector(1.0, 0.0)) (Vector(-1.0, 1.0))
其他回答
一个2D和3D的解决方案
考虑基底的变化，使得线段变成(0,0,0)-(d, 0,0)和点(u, v, 0)。在这个平面上，最短的距离由
u ≤ 0 -> d(A, C)
0 ≤ u ≤ d -> |v|
d ≤ u -> d(B, C)
(到其中一个端点或到支撑线的距离，取决于到该线的投影。等距轨迹由两个半圆和两条线段组成。)
式中，d为AB线段的长度，u、v分别为AB/d (AB方向的单位矢量)与AC的标量积和外积的模量。
AB.AC ≤ 0 -> |AC|
0 ≤ AB.AC ≤ AB² -> |ABxAC|/|AB|
AB² ≤ AB.AC -> |BC|
特征c++版本的3D线段和点
// Return minimum distance between line segment: head--->tail and point
double MinimumDistance(Eigen::Vector3d head, Eigen::Vector3d tail,Eigen::Vector3d point)
{
double l2 = std::pow((head - tail).norm(),2);
if(l2 ==0.0) return (head - point).norm();// head == tail case
// Consider the line extending the segment, parameterized as head + t (tail - point).
// We find projection of point onto the line.
// It falls where t = [(point-head) . (tail-head)] / |tail-head|^2
// We clamp t from [0,1] to handle points outside the segment head--->tail.
double t = max(0,min(1,(point-head).dot(tail-head)/l2));
Eigen::Vector3d projection = head + t*(tail-head);
return (point - projection).norm();
}
在f#中，点c到a和b之间的线段的距离为:
let pointToLineSegmentDistance (a: Vector, b: Vector) (c: Vector) =
let d = b - a
let s = d.Length
let lambda = (c - a) * d / s
let p = (lambda |> max 0.0 |> min s) * d / s
(a + p - c).Length
向量d沿着线段从a指向b。d/s与c-a的点积给出了无限直线与点c之间最接近点的参数。使用min和max函数将该参数钳制到范围0..s，使该点位于a和b之间。最后，a+p-c的长度是c到线段上最近点的距离。
使用示例:
pointToLineSegmentDistance (Vector(0.0, 0.0), Vector(1.0, 0.0)) (Vector(-1.0, 1.0))
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))
使用arctangents的一行解决方案:
思路是将A移动到(0,0)，并顺时针旋转三角形，使C位于X轴上， 当这种情况发生时，By就是距离。
a角= Atan(Cy - Ay, Cx - Ax); b角= Atan(By - Ay, Bx - Ax); AB长度=平方根((Bx - Ax)²+ (By - Ay)²) By = Sin (bAngle - aAngle) * ABLength
C#
public double Distance(Point a, Point b, Point c)
{
// normalize points
Point cn = new Point(c.X - a.X, c.Y - a.Y);
Point bn = new Point(b.X - a.X, b.Y - a.Y);
double angle = Math.Atan2(bn.Y, bn.X) - Math.Atan2(cn.Y, cn.X);
double abLength = Math.Sqrt(bn.X*bn.X + bn.Y*bn.Y);
return Math.Sin(angle)*abLength;
}
一行c#(要转换为SQL)
double distance = Math.Sin(Math.Atan2(b.Y - a.Y, b.X - a.X) - Math.Atan2(c.Y - a.Y, c.X - a.X)) * Math.Sqrt((b.X - a.X) * (b.X - a.X) + (b.Y - a.Y) * (b.Y - a.Y))
