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📅  最后修改于: 2023-12-03 15:24:50.389000             🧑  作者: Mango

如何检查两个给定的线段是否相交?

在计算几何中,判断两条线段是否相交是一个重要的问题。在此我们将讨论如何通过编程实现这个问题。

判断两个线段是否相交的基本原理

两条线段的相交可以分为以下几种情况:

  1. 线段有共同点
  2. 线段共线但不重叠
  3. 线段重叠
  4. 线段交叉

对于第一种情况,我们只需要判断两条线段是否有共同的端点即可。

对于第二种情况,我们可以使用向量叉积判断两条线段是否呈反向,如果呈反向则不相交。

对于第三种情况,我们可以判断其中一条线段的一个端点是否在另一条线段之间,在则相交。

对于第四种情况,我们可以使用向量叉积判断两条线段是否呈相交状态。

最后,我们需要判断两条线段是否共线,此时需要计算两个向量的叉积是否为0。如果两条线段共线,那么它们也将重叠或者相交。

综上所述,我们需要计算出四个向量叉积,分别为AB × CD、AB × AD、CD × AB 和 CD × AC 。其中AB、CD分别是两条线段的向量,AD、AC分别是从A到D和C到A的向量。

实现代码
// 判断两条线段是否相交
bool isIntersect(Point A, Point B, Point C, Point D)
{
    // 计算向量叉积
    int c1 = Cross(B - A, C - A);
    int c2 = Cross(B - A, D - A);
    int c3 = Cross(D - C, A - C);
    int c4 = Cross(D - C, B - C);
    // 判断是否同时呈反向或共线
    if (Sign(c1) * Sign(c2) < 0 && Sign(c3) * Sign(c4) < 0)
        return true;
    // 线段重叠
    if (Sign(c1) == 0 && OnSegment(C, D, A))
        return true;
    if (Sign(c2) == 0 && OnSegment(C, D, B))
        return true;
    if (Sign(c3) == 0 && OnSegment(A, B, C))
        return true;
    if (Sign(c4) == 0 && OnSegment(A, B, D))
        return true;
    return false;
}

在这里,我们将Point类表示一个点,Cross()方法计算两个向量的叉积,OnSegment()判断一个点是否在线段上,Sign()方法判断一个数的符号。