基于C#的多边形冲突检测

Posted 王振耀

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了基于C#的多边形冲突检测相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

之前在项目上碰到了一个多边形冲突检测的问题,经百度、bing、google,发现目前已有的方案,要么是场景覆盖不全,要么是通过第三方类库实现(而这些第三方类库几乎是无法逆向反编译的),而项目中禁止使用第三方类库,遂自己实现了此算法。

场景是这样的,有两个多边形,多边形A和多变型B,需要判断多边形B是否在多变型A内,即多边形B是否是多边形A的子多边形。

 

 

 

  1. B的点全部在A内
  2. A的点全部在B外
  3. A的线段与B的线段没有相交

接下来进行实现

第一步:创建多边形类

 1 /// <summary>
 2 /// 多边形
 3 /// </summary>
 4 public class Area_Dto
 5 {
 6     /// <summary>
 7     /// 点的集合
 8     /// </summary>
 9     public List<Point_Dto> Points { get; set; }
10     /// <summary>
11     /// 线段的集合
12     /// </summary>
13     public List<LineSagement_Dto> LineSagements { get; set; }
14 }
多边形

第二步:创建点类

 1 /// <summary>
 2 /// 3 /// </summary>
 4 public class Point_Dto
 5 {
 6     public Point_Dto(double x, double y)
 7     {
 8         this.X = x;
 9         this.Y = y;
10     }
11     /// <summary>
12     /// 点的X坐标
13     /// </summary>
14     public double X { get; private set; }
15     /// <summary>
16     /// 点的Y坐标
17     /// </summary>
18     public double Y { get; private set; }
19 }

第三步:创建线段类

 1 /// <summary>
 2 /// 线段
 3 /// </summary>
 4 public class LineSagement_Dto
 5 {
 6     public LineSagement_Dto(Point_Dto start, Point_Dto end)
 7     {
 8         this.Start = start;
 9         this.End = end;
10         GetFuncParam(this);
11     }
12      /// <summary>
13      /// 线段的起始点
14      /// </summary>
15      public Point_Dto Start { get; private set; }
16      /// <summary>
17      /// 线段的终止点
18      /// </summary>
19      public Point_Dto End { get; private set; }
20      /// <summary>
21      /// 线段的类型
22      /// </summary>
23      public LineType_Enum FunType { get; set; }
24      /// <summary>
25      /// 线段为斜线是才有实际作用
26      /// 线段的斜率及线段与Y轴的交点
27      /// </summary>
28      public List<double> Params { get; set; } = new List<double>();
29      /// <summary>
30      /// 交点列表
31      /// </summary>
32      public List<Point_Dto> Intersection { get; set; } = new List<Point_Dto>();
33 
34      /// <summary>
35      /// 求当前线段的斜率,当当前线段为斜线时,同时是求出与Y轴的交点
36      /// </summary>
37      public void GetFuncParam(LineSagement_Dto lineSegment)
38         {
39             double x1 = this.Start.X;
40             double y1 = this.Start.Y;
41             double x2 = this.End.X;
42             double y2 = this.End.Y;
43 
44             if (x1 == x2)
45             {
46                 //type=2
47                 this.FunType = LineType_Enum.XX;
48                 this.Params.Add(x1);
49 
50             }
51             else if (y1 == y2)
52             {
53                 //type=1
54                 this.FunType = LineType_Enum.YY;
55                 this.Params.Add(y1);
56             }
57             else
58             {
59                 //type=3
60                 this.FunType = LineType_Enum.XnXYnY;
61                 double a = (y2 - y1) / (x2 - x1);//斜率
62                 double b = y1 - (x1 * ((y2 - y1) / (x2 - x1)));//与Y轴的交点
63                 this.Params.Add(a);
64                 this.Params.Add(b);
65             }
66 
67         }
68 }
线段

第四步:创建线段的类型枚举

 1 /// <summary>
 2 /// 线段的类型
 3 /// </summary>
 4  public enum LineType_Enum
 5  {
 6      /// <summary>
 7      /// 竖线
 8      /// </summary>
 9      XX,
10      /// <summary>
11      /// 横线
12      /// </summary>
13      YY,
14      /// <summary>
15      /// 斜线
16      /// </summary>
17      XnXYnY
18 }

第五步:在多边形类中增加冲突检测方法

  1 /// <summary>
  2 /// 多边形冲突检测
  3 /// </summary>
  4 public bool CheckIfInArea(Area_Dto area)
  5 {
  6     if (area.LineSagements == null)
  7     {
  8         return true;
  9     }
 10     //若子点有在父外的则结束
 11     foreach (Point_Dto point in this.Points)
 12     {
 13         if (!point.CheckIfInArea(area))
 14             return false;
 15     }
 16     //若父点有在子内的则结束
 17     foreach (Point_Dto point in area.Points)
 18     {
 19         if (point.CheckIfInChildArea(this))
 20             return false;
 21     }
 22     //所有子线段与父线段没有相交则不冲突
 23     if (WhetherPolygonIntersection(area))
 24     {
 25         foreach (LineSagement_Dto edg in this.LineSagements)
 26         {
 27             if (edg.Intersection.Any())
 28             {
 29                 if (edg.FunType == LineType_Enum.XX)
 30                 {
 31                     List<Point_Dto> jiaodainList = edg.Intersection.OrderBy(m => m.Y).ToList();
 32                     for (int i = 0; i < jiaodainList.Count - 1; i++)
 33                     {
 34                         Point_Dto start = jiaodainList[i];
 35                         Point_Dto end = jiaodainList[i + 1];
 36                         Point_Dto z = new Point_Dto(start.X, start.Y + ((end.Y - start.Y) / 2));
 37                         if (z.CheckIfInArea(area))
 38                         {
 39                             continue;
 40                         }
 41                         else
 42                         {
 43                             return false;
 44                         }
 45                     }
 46                 }
 47                 else if (edg.FunType == LineType_Enum.YY)
 48                 {
 49                     List<Point_Dto> jiaodainList = edg.Intersection.OrderBy(m => m.X).ToList();
 50                     for (int i = 0; i < jiaodainList.Count - 1; i++)
 51                     {
 52                         Point_Dto start = jiaodainList[i];
 53                         Point_Dto end = jiaodainList[i + 1];
 54                         Point_Dto z = new Point_Dto(start.X + ((end.X - start.X) / 2), start.Y);
 55                         if (z.CheckIfInArea(area))
 56                         {
 57                             continue;
 58                         }
 59                         else
 60                         {
 61                             return false;
 62                         }
 63                     }
 64                 }
 65                 else if (edg.FunType == LineType_Enum.XnXYnY)
 66                 {
 67                     if (edg.Start.Y <= edg.End.Y)
 68                     {
 69                         List<Point_Dto> jiaodainList = edg.Intersection.OrderBy(m => m.X).ThenBy(m => m.Y).ToList();
 70                         for (int i = 0; i < jiaodainList.Count - 1; i++)
 71                         {
 72                             Point_Dto start = jiaodainList[i];
 73                             Point_Dto end = jiaodainList[i + 1];
 74                             Point_Dto z = new Point_Dto(start.X + ((end.X - start.X) / 2), start.Y + ((end.Y - start.Y) / 2));
 75                             if (z.CheckIfInArea(area))
 76                             {
 77                                 continue;
 78                             }
 79                             else
 80                             {
 81                                 return false;
 82                             }
 83                         }
 84                     }
 85                     else
 86                     {
 87                         List<Point_Dto> jiaodainList = edg.Intersection.OrderBy(m => m.X).ThenByDescending(m => m.Y).ToList();
 88                         for (int i = 0; i < jiaodainList.Count - 1; i++)
 89                         {
 90                             Point_Dto start = jiaodainList[i];
 91                             Point_Dto end = jiaodainList[i + 1];
 92                             Point_Dto z = new Point_Dto(start.X + ((end.X - start.X) / 2), start.Y - ((start.Y - end.Y) / 2));
 93                             if (z.CheckIfInArea(area))
 94                             {
 95                                 continue;
 96                             }
 97                             else
 98                             {
 99                                 return false;
100                             }
101                         }
102                     }
103                 }
104             }
105         }
106     }
107     else
108     {
109         return true;
110     }
111     return true;
112 }
多边形冲突检测

第六步:在点的类中增加点与线段关系的判断方法

 1 /// <summary>
 2 /// 此点向右引出的射线是否穿过sagement
 3 /// 穿过的定义:
 4 ///     此点在sagement的顶点上
 5 ///     此点在sagement上
 6 ///     此点不符合以上两种情况且此点引出的射线穿过sagement
 7 /// </summary>
 8 /// <param name="sagement"></param>
 9 /// <returns>True:穿过线段 False:没有穿过线段</returns>
10 public PointWithLineSagementState_Enum CheckPointInLineSagement(LineSagement_Dto sagement)
11 {
12     double px = this.X;
13     double py = this.Y;
14     //bool flag = false;
15 
16 
17     Point_Dto pi = sagement.Start;
18     Point_Dto pj = sagement.End;
19     double sx = pi.X; double sy = pi.Y;
20     double tx = pj.X; double ty = pj.Y;
21 
22     //点与线段顶点重合
23     bool psTf = (px == sx && py == sy);
24     bool ptTf = (px == tx && py == ty);
25     if (psTf || ptTf)
26     {
27         return PointWithLineSagementState_Enum.VertexOverlap;
28     }
29     switch (sagement.FunType)
30     {
31         case LineType_Enum.XX:
32             if (px == pi.X && ((py <= sy && py >= ty) || (py >= sy && py <= ty)))
33                 return PointWithLineSagementState_Enum.OnLineSagement;
34             break;
35         case LineType_Enum.YY:
36             if (py == pi.Y && ((px >= sx && px <= tx) || (px <= sx && px >= tx)))
37                 return PointWithLineSagementState_Enum.OnLineSagement;
38             break;
39         case LineType_Enum.XnXYnY:
40         default:
41             break;
42     }
43     //判断线段端点是否在射线两侧
44     if ((sy < py && ty >= py) || (sy >= py && ty < py))
45     {
46         //线段上与射线Y坐标相同的点的X坐标
47         double x = sx + (py - sy) * (tx - sx) / (ty - sy);
48         //点在线段上
49         if (x == px)
50         {
51             return PointWithLineSagementState_Enum.OnLineSagement;
52         }
53         //射线穿过线段
54         if (x > px)
55         {
56             return PointWithLineSagementState_Enum.Cross;
57         }
58     }
59     return PointWithLineSagementState_Enum.UnCross;
60 }
61 
62 /// <summary>
63 /// 点线的关系
64 /// </summary>
65 public enum PointWithLineSagementState_Enum
66 {
67     /// <summary>
68     /// 顶点重合
69     /// </summary>
70     VertexOverlap,
71     /// <summary>
72     /// 相交
73     /// </summary>
74     Cross,
75     /// <summary>
76     /// 不相交
77     /// </summary>
78     UnCross,
79     /// <summary>
80     /// 在线段上
81     /// </summary>
82     OnLineSagement
83 }
点与线段关系的判断

第七步:在点的类中实现子多边形的点是否在父多边形内的判断方法

 1 /// <summary>
 2 /// 子多边形的点是否在父多边形内
 3 /// </summary>
 4 /// <param name="theArea">父多边形</param>
 5 /// <param name="vertexOverlap">当顶点重合时,是否算在图形内. 默认是算的</param>
 6 /// <returns></returns>
 7 public bool CheckIfInArea(Area_Dto theArea)
 8 {
 9     int cnt = 0;
10     foreach (LineSagement_Dto lineSagement in theArea.LineSagements)
11     {
12         switch (CheckPointInLineSagement(lineSagement))
13         {
14             case PointWithLineSagementState_Enum.Cross:
15                 cnt += 1;
16                 break;
17             case PointWithLineSagementState_Enum.OnLineSagement:
18                 return true;
19             case PointWithLineSagementState_Enum.VertexOverlap:
20                 return true;
21             case PointWithLineSagementState_Enum.UnCross:
22             default:
23                 break;
24         }
25     }
26     //射线穿过多边形边界的次数为奇数时点在多边形内
27     if (cnt % 2 == 1)
28     {
29         return true;//点在多边形内
30     }
31     else
32     {
33         return false;C#检测外键冲突的代码

一种3D空间的柱状多边形检测实现

Unity Shader 卡通渲染 基于退化四边形的实时描边

一个基于C#编写的基础网络信息检测工具

访问冲突直接x更新方法

C# 最有用的(自定义)代码片段是啥? [关闭]