如何分辨圆和矩形在二维欧几里得空间中是否相交?(即经典二维几何)
当前回答
为我工作(只工作时,矩形的角度是180)
function intersects(circle, rect) {
let left = rect.x + rect.width > circle.x - circle.radius;
let right = rect.x < circle.x + circle.radius;
let top = rect.y < circle.y + circle.radius;
let bottom = rect.y + rect.height > circle.y - circle.radius;
return left && right && bottom && top;
}
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圆与矩形相交只有两种情况:
圆的中心在矩形的内部,或者 矩形的一条边在圆上有一个点。
注意,这并不要求矩形与轴平行。
(一种方法是:如果没有一条边在圆中有点(如果所有的边都完全“在”圆外),那么圆仍然可以与多边形相交的唯一方法是它完全位于多边形内部。)
有了这样的见解,就可以像下面这样工作,其中圆的中心是P,半径是R,矩形的顶点是A, B, C, D(不完整的代码):
def intersect(Circle(P, R), Rectangle(A, B, C, D)):
S = Circle(P, R)
return (pointInRectangle(P, Rectangle(A, B, C, D)) or
intersectCircle(S, (A, B)) or
intersectCircle(S, (B, C)) or
intersectCircle(S, (C, D)) or
intersectCircle(S, (D, A)))
如果你在写任何几何,你的库中可能已经有了上面的函数。否则,pointInRectangle()可以用几种方式实现;任何一般的多边形点方法都可以工作,但对于矩形,你可以检查这是否有效:
0 ≤ AP·AB ≤ AB·AB and 0 ≤ AP·AD ≤ AD·AD
intersectCircle()也很容易实现:一种方法是检查从P到直线的垂线的脚是否足够近并且在端点之间,否则检查端点。
最酷的是,同样的想法不仅适用于矩形,而且适用于一个圆与任何简单多边形的交点——甚至不必是凸多边形!
我想出的最简单的解决办法非常直接。
它的工作原理是在矩形中找到离圆最近的点,然后比较距离。
您可以通过一些操作来完成所有这些操作,甚至可以避免使用平方根函数。
public boolean intersects(float cx, float cy, float radius, float left, float top, float right, float bottom)
{
float closestX = (cx < left ? left : (cx > right ? right : cx));
float closestY = (cy < top ? top : (cy > bottom ? bottom : cy));
float dx = closestX - cx;
float dy = closestY - cy;
return ( dx * dx + dy * dy ) <= radius * radius;
}
就是这样!上面的解决方案假设原点在世界的左上方,x轴指向下方。
如果你想要一个解决移动的圆形和矩形之间碰撞的解决方案,这要复杂得多,并且包含在我的另一个答案中。
下面是修改后的代码100%工作:
public static bool IsIntersected(PointF circle, float radius, RectangleF rectangle)
{
var rectangleCenter = new PointF((rectangle.X + rectangle.Width / 2),
(rectangle.Y + rectangle.Height / 2));
var w = rectangle.Width / 2;
var h = rectangle.Height / 2;
var dx = Math.Abs(circle.X - rectangleCenter.X);
var dy = Math.Abs(circle.Y - rectangleCenter.Y);
if (dx > (radius + w) || dy > (radius + h)) return false;
var circleDistance = new PointF
{
X = Math.Abs(circle.X - rectangle.X - w),
Y = Math.Abs(circle.Y - rectangle.Y - h)
};
if (circleDistance.X <= (w))
{
return true;
}
if (circleDistance.Y <= (h))
{
return true;
}
var cornerDistanceSq = Math.Pow(circleDistance.X - w, 2) +
Math.Pow(circleDistance.Y - h, 2);
return (cornerDistanceSq <= (Math.Pow(radius, 2)));
}
Bassam Alugili
这里有一个快速的单行测试:
if (length(max(abs(center - rect_mid) - rect_halves, 0)) <= radius ) {
// They intersect.
}
这是轴对齐的情况,其中rect_二分之一是一个正向量,从矩形的中间指向一个角。length()中的表达式是一个从矩形中心到最近点的增量向量。这适用于任何维度。
这是最快的解决方案:
public static boolean intersect(Rectangle r, Circle c)
{
float cx = Math.abs(c.x - r.x - r.halfWidth);
float xDist = r.halfWidth + c.radius;
if (cx > xDist)
return false;
float cy = Math.abs(c.y - r.y - r.halfHeight);
float yDist = r.halfHeight + c.radius;
if (cy > yDist)
return false;
if (cx <= r.halfWidth || cy <= r.halfHeight)
return true;
float xCornerDist = cx - r.halfWidth;
float yCornerDist = cy - r.halfHeight;
float xCornerDistSq = xCornerDist * xCornerDist;
float yCornerDistSq = yCornerDist * yCornerDist;
float maxCornerDistSq = c.radius * c.radius;
return xCornerDistSq + yCornerDistSq <= maxCornerDistSq;
}
注意执行顺序,一半的宽度/高度是预先计算好的。此外,平方是“手动”完成的,以节省一些时钟周期。