由于业务需要, 我总结了一种快速判断点在多边形内的算法。
如图:
我们可以归纳出:
前面我们讲到,射线法的主要思路就是计算射线穿越多边形边界的次数。那么对于点在多边形的边上这种特殊情况,射线出发的这一次,是否应该算作穿越呢?
思路: 先求边和点的交点, 即边的起点y乘以边斜率,得到交点的x, 若x == X, X是参考点的横坐标,则点在线上。
思路:参考点与边顶点重合,则直接是 x == X && y == Y ,其中x,y是边顶点, X,Y是参考点, 则直接返回。
思路:这时相交点次数无论内外都是偶数次,无法判断。不过,这里看射线两侧的边如果都在两侧时算作一次“穿过”,即 y == Y时, x1 > X 并且 x2 <= X (或 x1 < X 且 x2 > X),穿过数次加1 , 其中X,Y是参考点, x1,y1 , x2, y2是线段顶点。
思路: 这个最简单, 直接判断 y == Y,可以理解成穿过了这条边的2个顶点, Y是参考点的纵坐标, y是边的纵坐标。
问题都解决了,其实并不复杂。
type Point struct {
X float64
Y float64
}
func IfPointsInPolygon(point Point, area []Point) bool {
// 目标点的x, y坐标
x := point.X
y := point.Y
// 多边形的点数
count := len(area)
// 点是否在多边形中
var inInside bool
// 浮点类型计算与0的容差
precision := 2e-10
// 依次计算每条边,根据每边两端点和目标点的状态栏判断
for i, j := 0, count-1; i < count; j, i = i, i+1 {
// 记录每条边上的两个点坐标
x1 := area[i].X
y1 := area[i].Y
x2 := area[j].X
y2 := area[j].Y
// 判断点与多边形顶点是否重合
if (x1 == x && y1 == y) || (x2 == x && y2 == y) {
return true
}
// 判断点是否在水平直线上
if (y == y1) && (y == y2) {
return true
}
// 判断线段两端点是否在射线两侧
if (y >= y1 && y < y2) || (y < y1 && y >= y2) {
// 斜率
k := (x2 - x1) / (y2 - y1)
// 相交点的 x 坐标
_x := x1 + k*(y-y1)
// 点在多边形的边上
if _x == x {
return true
}
// 浮点类型计算容差
if math.Abs(_x-x) < precision {
return true
}
// 射线平行于x轴,穿过多边形的边
if _x > x {
inInside = !inInside
}
}
}
return inInside
}
#压测
/private/var/folders/9l/9h6c50j93qs8c43wpwnvhnbc0000gn/T/GoLand/___gobench_common_algorithm_polygon.test -test.v -test.paniconexit0 -test.bench . -test.run ^$
goos: darwin
goarch: amd64
pkg: common/algorithm/polygon
cpu: Intel(R) Core(TM) i7-9750H CPU @ 2.60GHz
BenchmarkPIP
BenchmarkPIP-12 29140065 40.57 ns/op
PASS