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。
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
如果它是一条无限大的直线,而不是一条线段,最简单的方法是这样(在ruby中),其中mx + b是直线,(x1, y1)是已知的点
(y1 - mx1 - b).abs / Math.sqrt(m**2 + 1)
其他回答
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))
忍不住用python来编码:)
from math import sqrt, fabs
def pdis(a, b, c):
t = b[0]-a[0], b[1]-a[1] # Vector ab
dd = sqrt(t[0]**2+t[1]**2) # Length of ab
t = t[0]/dd, t[1]/dd # unit vector of ab
n = -t[1], t[0] # normal unit vector to ab
ac = c[0]-a[0], c[1]-a[1] # vector ac
return fabs(ac[0]*n[0]+ac[1]*n[1]) # Projection of ac to n (the minimum distance)
print pdis((1,1), (2,2), (2,0)) # Example (answer is 1.414)
fortran也是一样:)
real function pdis(a, b, c)
real, dimension(0:1), intent(in) :: a, b, c
real, dimension(0:1) :: t, n, ac
real :: dd
t = b - a ! Vector ab
dd = sqrt(t(0)**2+t(1)**2) ! Length of ab
t = t/dd ! unit vector of ab
n = (/-t(1), t(0)/) ! normal unit vector to ab
ac = c - a ! vector ac
pdis = abs(ac(0)*n(0)+ac(1)*n(1)) ! Projection of ac to n (the minimum distance)
end function pdis
program test
print *, pdis((/1.0,1.0/), (/2.0,2.0/), (/2.0,0.0/)) ! Example (answer is 1.414)
end program test
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));
};
}
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。
快速实现http://paulbourke.net/geometry/pointlineplane/source.c
static func magnitude(p1: CGPoint, p2: CGPoint) -> CGFloat {
let vector = CGPoint(x: p2.x - p1.x, y: p2.y - p1.y)
return sqrt(pow(vector.x, 2) + pow(vector.y, 2))
}
/// http://paulbourke.net/geometry/pointlineplane/
/// http://paulbourke.net/geometry/pointlineplane/source.c
static func pointDistanceToLine(point: CGPoint, lineStart: CGPoint, lineEnd: CGPoint) -> CGFloat? {
let lineMag = magnitude(p1: lineEnd, p2: lineStart)
let u = (((point.x - lineStart.x) * (lineEnd.x - lineStart.x)) +
((point.y - lineStart.y) * (lineEnd.y - lineStart.y))) /
(lineMag * lineMag)
if u < 0 || u > 1 {
// closest point does not fall within the line segment
return nil
}
let intersectionX = lineStart.x + u * (lineEnd.x - lineStart.x)
let intersectionY = lineStart.y + u * (lineEnd.y - lineStart.y)
return magnitude(p1: point, p2: CGPoint(x: intersectionX, y: intersectionY))
}