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();
}

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。

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));
    };
}

基于Joshua Javascript的AutoHotkeys版本:

plDist(x, y, x1, y1, x2, y2) {
    A:= x - x1
    B:= y - y1
    C:= x2 - x1
    D:= y2 - y1

    dot:= A*C + B*D
    sqLen:= C*C + D*D
    param:= dot / sqLen

    if (param < 0 || ((x1 = x2) && (y1 = y2))) {
        xx:= x1
        yy:= y1
    } else if (param > 1) {
        xx:= x2
        yy:= y2
    } else {
        xx:= x1 + param*C
        yy:= y1 + param*D
    }

    dx:= x - xx
    dy:= y - yy

    return sqrt(dx*dx + dy*dy)
}

公认的答案行不通 (例如，0,0和(-10,2,10,2)之间的距离应为2)。

下面是工作代码:

   def dist2line2(x,y,line):
     x1,y1,x2,y2=line
     vx = x1 - x
     vy = y1 - y
     ux = x2-x1
     uy = y2-y1
     length = ux * ux + uy * uy
     det = (-vx * ux) + (-vy * uy) #//if this is < 0 or > length then its outside the line segment
     if det < 0:
       return (x1 - x)**2 + (y1 - y)**2
     if det > length:
       return (x2 - x)**2 + (y2 - y)**2
     det = ux * vy - uy * vx
     return det**2 / length
   def dist2line(x,y,line): return math.sqrt(dist2line2(x,y,line))