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))

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|

伊莱，你选定的代码是错误的。在线段所在直线附近但远离线段一端的点将被错误地判断为接近线段。更新:上面提到的错误答案已不再被接受。

下面是一些正确的c++代码。它假设一个2d向量类vec2 {float x,y;}，本质上，带有加法、subract、缩放等运算符，以及一个距离和点积函数(即x1 x2 + y1 y2)。

float minimum_distance(vec2 v, vec2 w, vec2 p) {
  // Return minimum distance between line segment vw and point p
  const float l2 = length_squared(v, w);  // i.e. |w-v|^2 -  avoid a sqrt
  if (l2 == 0.0) return distance(p, v);   // v == w case
  // Consider the line extending the segment, parameterized as v + t (w - v).
  // We find projection of point p onto the line. 
  // It falls where t = [(p-v) . (w-v)] / |w-v|^2
  // We clamp t from [0,1] to handle points outside the segment vw.
  const float t = max(0, min(1, dot(p - v, w - v) / l2));
  const vec2 projection = v + t * (w - v);  // Projection falls on the segment
  return distance(p, projection);
}

编辑:我需要一个Javascript实现，所以在这里，没有依赖关系(或注释，但它是一个直接的端口以上)。点被表示为具有x和y属性的对象。

function sqr(x) { return x * x }
function dist2(v, w) { return sqr(v.x - w.x) + sqr(v.y - w.y) }
function distToSegmentSquared(p, v, w) {
  var l2 = dist2(v, w);
  if (l2 == 0) return dist2(p, v);
  var 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 dist2(p, { x: v.x + t * (w.x - v.x),
                    y: v.y + t * (w.y - v.y) });
}
function distToSegment(p, v, w) { return Math.sqrt(distToSegmentSquared(p, v, w)); }

编辑2:我需要一个Java版本，但更重要的是，我需要3d版本而不是2d版本。

float dist_to_segment_squared(float px, float py, float pz, float lx1, float ly1, float lz1, float lx2, float ly2, float lz2) {
  float line_dist = dist_sq(lx1, ly1, lz1, lx2, ly2, lz2);
  if (line_dist == 0) return dist_sq(px, py, pz, lx1, ly1, lz1);
  float t = ((px - lx1) * (lx2 - lx1) + (py - ly1) * (ly2 - ly1) + (pz - lz1) * (lz2 - lz1)) / line_dist;
  t = constrain(t, 0, 1);
  return dist_sq(px, py, pz, lx1 + t * (lx2 - lx1), ly1 + t * (ly2 - ly1), lz1 + t * (lz2 - lz1));
}

这里，在函数参数中，<px,py,pz>是问题点，线段有端点<lx1,ly1,lz1>和<lx2,ly2,lz2>。函数dist_sq(假定存在)求两点之间距离的平方。

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。

对于懒人来说，以下是我在Objective-C语言中移植@Grumdrig的解决方案:

CGFloat sqr(CGFloat x) { return x*x; }
CGFloat dist2(CGPoint v, CGPoint w) { return sqr(v.x - w.x) + sqr(v.y - w.y); }
CGFloat distanceToSegmentSquared(CGPoint p, CGPoint v, CGPoint w)
{
    CGFloat l2 = dist2(v, w);
    if (l2 == 0.0f) return dist2(p, v);

    CGFloat t = ((p.x - v.x) * (w.x - v.x) + (p.y - v.y) * (w.y - v.y)) / l2;
    if (t < 0.0f) return dist2(p, v);
    if (t > 1.0f) return dist2(p, w);
    return dist2(p, CGPointMake(v.x + t * (w.x - v.x), v.y + t * (w.y - v.y)));
}
CGFloat distanceToSegment(CGPoint point, CGPoint segmentPointV, CGPoint segmentPointW)
{
    return sqrtf(distanceToSegmentSquared(point, segmentPointV, segmentPointW));
}

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))