函数模版之多边形

来源:互联网 发布:天明书院 编程 编辑:程序博客网 时间:2024/05/14 05:22

1.1 多边形切割

//多边形切割

//可用于半平面交

#define MAXN 100

#define eps 1e-8

#define zero(x) (((x)>0?(x):-(x))<eps)

struct point{double x,y;};

double xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

int same_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return xmult(l1,p1,l2)*xmult(l1,p2,l2)>eps;

}

point intersection(point u1,point u2,point v1,point v2){

point ret=u1;

double t=((u1.x-v1.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-v1.y)*(v1.x-v2.x))

/((u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-u2.y)*(v1.x-v2.x));

ret.x+=(u2.x-u1.x)*t;

ret.y+=(u2.y-u1.y)*t;

return ret;

}

//将多边形沿l1,l2确定的直线切割在side侧切割,保证l1,l2,side不共线

void polygon_cut(int& n,point* p,point l1,point l2,point side){

point pp[100];

int m=0,i;

for (i=0;i<n;i++){

if (same_side(p[i],side,l1,l2))

pp[m++]=p[i];

if (!same_side(p[i],p[(i+1)%n],l1,l2)&&!(zero(xmult(p[i],l1,l2))&&zero(xmult(p[(i+1)%n],l1,l2))))

pp[m++]=intersection(p[i],p[(i+1)%n],l1,l2);

}

for (n=i=0;i<m;i++)

if (!i||!zero(pp[i].x-pp[i-1].x)||!zero(pp[i].y-pp[i-1].y))

p[n++]=pp[i];

if (zero(p[n-1].x-p[0].x)&&zero(p[n-1].y-p[0].y))

n--;

if (n<3)

n=0;

}

1.2 浮点函数

//浮点几何函数库

#include <math.h>

#define eps 1e-8

#define zero(x) (((x)>0?(x):-(x))<eps)

struct point{double x,y;};

struct line{point a,b;};

//计算cross product (P1-P0)x(P2-P0)

double xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

double xmult(double x1,double y1,double x2,double y2,double x0,double y0){

return (x1-x0)*(y2-y0)-(x2-x0)*(y1-y0);

}

//计算dot product (P1-P0).(P2-P0)

double dmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.x-p0.x)+(p1.y-p0.y)*(p2.y-p0.y);

}

double dmult(double x1,double y1,double x2,double y2,double x0,double y0){

return (x1-x0)*(x2-x0)+(y1-y0)*(y2-y0);

}

//两点距离

double distance(point p1,point p2){

return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));

}

double distance(double x1,double y1,double x2,double y2){

return sqrt((x1-x2)*(x1-x2)+(y1-y2)*(y1-y2));

}

//判三点共线

int dots_inline(point p1,point p2,point p3){

return zero(xmult(p1,p2,p3));

}

int dots_inline(double x1,double y1,double x2,double y2,double x3,double y3){

return zero(xmult(x1,y1,x2,y2,x3,y3));

}

//判点是否在线段上,包括端点

int dot_online_in(point p,line l){

return zero(xmult(p,l.a,l.b))&&(l.a.x-p.x)*(l.b.x-p.x)<eps&&(l.a.y-p.y)*(l.b.y-p.y)<eps;

}

int dot_online_in(point p,point l1,point l2){

return zero(xmult(p,l1,l2))&&(l1.x-p.x)*(l2.x-p.x)<eps&&(l1.y-p.y)*(l2.y-p.y)<eps;

}

int dot_online_in(double x,double y,double x1,double y1,double x2,double y2){

return zero(xmult(x,y,x1,y1,x2,y2))&&(x1-x)*(x2-x)<eps&&(y1-y)*(y2-y)<eps;

}

//判点是否在线段上,不包括端点

int dot_online_ex(point p,line l){

return dot_online_in(p,l)&&(!zero(p.x-l.a.x)||!zero(p.y-l.a.y))&&(!zero(p.x-l.b.x)||!zero(p.y-l.b.y));

}

int dot_online_ex(point p,point l1,point l2){

return dot_online_in(p,l1,l2)&&(!zero(p.x-l1.x)||!zero(p.y-l1.y))&&(!zero(p.x-l2.x)||!zero(p.y-l2.y));

}

int dot_online_ex(double x,double y,double x1,double y1,double x2,double y2){

return dot_online_in(x,y,x1,y1,x2,y2)&&(!zero(x-x1)||!zero(y-y1))&&(!zero(x-x2)||!zero(y-y2));

}

//判两点在线段同侧,点在线段上返回0

int same_side(point p1,point p2,line l){

return xmult(l.a,p1,l.b)*xmult(l.a,p2,l.b)>eps;

}

int same_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return xmult(l1,p1,l2)*xmult(l1,p2,l2)>eps;

}

//判两点在线段异侧,点在线段上返回0

int opposite_side(point p1,point p2,line l){

return xmult(l.a,p1,l.b)*xmult(l.a,p2,l.b)<-eps;

}

int opposite_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return xmult(l1,p1,l2)*xmult(l1,p2,l2)<-eps;

}

//判两直线平行

int parallel(line u,line v){

return zero((u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)-(v.a.x-v.b.x)*(u.a.y-u.b.y));

}

int parallel(point u1,point u2,point v1,point v2){

return zero((u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)-(v1.x-v2.x)*(u1.y-u2.y));

}

//判两直线垂直

int perpendicular(line u,line v){

return zero((u.a.x-u.b.x)*(v.a.x-v.b.x)+(u.a.y-u.b.y)*(v.a.y-v.b.y));

}

int perpendicular(point u1,point u2,point v1,point v2){

return zero((u1.x-u2.x)*(v1.x-v2.x)+(u1.y-u2.y)*(v1.y-v2.y));

}

//判两线段相交,包括端点和部分重合

int intersect_in(line u,line v){

if (!dots_inline(u.a,u.b,v.a)||!dots_inline(u.a,u.b,v.b))

return !same_side(u.a,u.b,v)&&!same_side(v.a,v.b,u);

return dot_online_in(u.a,v)||dot_online_in(u.b,v)||dot_online_in(v.a,u)||dot_online_in(v.b,u);

}

int intersect_in(point u1,point u2,point v1,point v2){

if (!dots_inline(u1,u2,v1)||!dots_inline(u1,u2,v2))

return !same_side(u1,u2,v1,v2)&&!same_side(v1,v2,u1,u2);

return dot_online_in(u1,v1,v2)||dot_online_in(u2,v1,v2)||dot_online_in(v1,u1,u2)||dot_online_in(v2,u1,u2);

}

//判两线段相交,不包括端点和部分重合

int intersect_ex(line u,line v){

return opposite_side(u.a,u.b,v)&&opposite_side(v.a,v.b,u);

}

int intersect_ex(point u1,point u2,point v1,point v2){

return opposite_side(u1,u2,v1,v2)&&opposite_side(v1,v2,u1,u2);

}

//计算两直线交点,注意事先判断直线是否平行!

//线段交点请另外判线段相交(同时还是要判断是否平行!)

point intersection(line u,line v){

point ret=u.a;

double t=((u.a.x-v.a.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-v.a.y)*(v.a.x-v.b.x))

/((u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-u.b.y)*(v.a.x-v.b.x));

ret.x+=(u.b.x-u.a.x)*t;

ret.y+=(u.b.y-u.a.y)*t;

return ret;

}

point intersection(point u1,point u2,point v1,point v2){

point ret=u1;

double t=((u1.x-v1.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-v1.y)*(v1.x-v2.x))

/((u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-u2.y)*(v1.x-v2.x));

ret.x+=(u2.x-u1.x)*t;

ret.y+=(u2.y-u1.y)*t;

return ret;

}

//点到直线上的最近点

point ptoline(point p,line l){

point t=p;

t.x+=l.a.y-l.b.y,t.y+=l.b.x-l.a.x;

return intersection(p,t,l.a,l.b);

}

point ptoline(point p,point l1,point l2){

point t=p;

t.x+=l1.y-l2.y,t.y+=l2.x-l1.x;

return intersection(p,t,l1,l2);

}

//点到直线距离

double disptoline(point p,line l){

return fabs(xmult(p,l.a,l.b))/distance(l.a,l.b);

}

double disptoline(point p,point l1,point l2){

return fabs(xmult(p,l1,l2))/distance(l1,l2);

}

double disptoline(double x,double y,double x1,double y1,double x2,double y2){

return fabs(xmult(x,y,x1,y1,x2,y2))/distance(x1,y1,x2,y2);

}

//点到线段上的最近点

point ptoseg(point p,line l){

point t=p;

t.x+=l.a.y-l.b.y,t.y+=l.b.x-l.a.x;

if (xmult(l.a,t,p)*xmult(l.b,t,p)>eps)

return distance(p,l.a)<distance(p,l.b)?l.a:l.b;

return intersection(p,t,l.a,l.b);

}

point ptoseg(point p,point l1,point l2){

point t=p;

t.x+=l1.y-l2.y,t.y+=l2.x-l1.x;

if (xmult(l1,t,p)*xmult(l2,t,p)>eps)

return distance(p,l1)<distance(p,l2)?l1:l2;

return intersection(p,t,l1,l2);

}

//点到线段距离

double disptoseg(point p,line l){

point t=p;

t.x+=l.a.y-l.b.y,t.y+=l.b.x-l.a.x;

if (xmult(l.a,t,p)*xmult(l.b,t,p)>eps)

return distance(p,l.a)<distance(p,l.b)?distance(p,l.a):distance(p,l.b);

return fabs(xmult(p,l.a,l.b))/distance(l.a,l.b);

}

double disptoseg(point p,point l1,point l2){

point t=p;

t.x+=l1.y-l2.y,t.y+=l2.x-l1.x;

if (xmult(l1,t,p)*xmult(l2,t,p)>eps)

return distance(p,l1)<distance(p,l2)?distance(p,l1):distance(p,l2);

return fabs(xmult(p,l1,l2))/distance(l1,l2);

}

//矢量VP为顶点逆时针旋转angle并放大scale

point rotate(point v,point p,double angle,double scale){

point ret=p;

v.x-=p.x,v.y-=p.y;

p.x=scale*cos(angle);

p.y=scale*sin(angle);

ret.x+=v.x*p.x-v.y*p.y;

ret.y+=v.x*p.y+v.y*p.x;

return ret;

}