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计算几何模版
阅读量:4921 次
发布时间:2019-06-11

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* 需要包含的头文件 */#include 
/* 常用的常量定义 */const double INF = 1E200const double EP = 1E-10const int MAXV = 300const double PI = 3.14159265/* 基本几何结构 */struct POINT{ double x; double y; POINT(double a=0, double b=0) { x=a; y=b;} //constructor};struct LINESEG{ POINT s; POINT e; LINESEG(POINT a, POINT b) { s=a; e=b;} LINESEG() { }};struct LINE // 直线的解析方程 a*x+b*y+c=0 为统一表示,约定 a >= 0{ double a; double b; double c; LINE(double d1=1, double d2=-1, double d3=0) {a=d1; b=d2; c=d3;}};/********************/* ** 点的基本运算 ** */********************/double dist(POINT p1,POINT p2) // 返回两点之间欧氏距离{ return( sqrt( (p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y) ) );}bool equal_point(POINT p1,POINT p2) // 判断两个点是否重合{ return ( (abs(p1.x-p2.x)
0:ep在矢量opsp的逆时针方向;r=0:opspep三点共线;r<0:ep在矢量opsp的顺时针方向*******************************************************************************/double multiply(POINT sp,POINT ep,POINT op){ return((sp.x-op.x)*(ep.y-op.y)-(ep.x-op.x)*(sp.y-op.y));}/*******************************************************************************r=dotmultiply(p1,p2,op),得到矢量(p1-op)和(p2-op)的点积,如果两个矢量都非零矢量r<0:两矢量夹角为锐角;r=0:两矢量夹角为直角;r>0:两矢量夹角为钝角*******************************************************************************/double dotmultiply(POINT p1,POINT p2,POINT p0){ return ((p1.x-p0.x)*(p2.x-p0.x)+(p1.y-p0.y)*(p2.y-p0.y));}/* 判断点p是否在线段l上,条件:(p在线段l所在的直线上)&& (点p在以线段l为对角线的矩形内) */bool online(LINESEG l,POINT p){ return((multiply(l.e,p,l.s)==0) &&( ( (p.x-l.s.x)*(p.x-l.e.x)<=0 )&&( (p.y-l.s.y)*(p.y-l.e.y)<=0 ) ) );}// 返回点p以点o为圆心逆时针旋转alpha(单位:弧度)后所在的位置POINT rotate(POINT o,double alpha,POINT p){ POINT tp; p.x-=o.x; p.y-=o.y; tp.x=p.x*cos(alpha)-p.y*sin(alpha)+o.x; tp.y=p.y*cos(alpha)+p.x*sin(alpha)+o.y; return tp;}/* 返回顶角在o点,起始边为os,终止边为oe的夹角(单位:弧度)角度小于pi,返回正值角度大于pi,返回负值可以用于求线段之间的夹角*/double angle(POINT o,POINT s,POINT e){ double cosfi,fi,norm; double dsx = s.x - o.x; double dsy = s.y - o.y; double dex = e.x - o.x; double dey = e.y - o.y; cosfi=dsx*dex+dsy*dey; norm=(dsx*dsx+dey*dey)*(dex*dex+dey*dey); cosfi /= sqrt( norm ); if (cosfi >= 1.0 ) return 0; if (cosfi <= -1.0 ) return -3.1415926; fi=acos(cosfi); if (dsx*dey-dsy*dex>0) return fi; // 说明矢量os 在矢量 oe的顺时针方向 return -fi;}/*****************************/* ** 线段及直线的基本运算 ** */*****************************//* 判断点与线段的关系,用途很广泛本函数是根据下面的公式写的,P是点C到线段AB所在直线的垂足 AC dot AB r = --------- ||AB||^2 (Cx-Ax)(Bx-Ax) + (Cy-Ay)(By-Ay) = ------------------------------- L^2 r has the following meaning: r=0 P = A r=1 P = B r<0 P is on the backward extension of AB r>1 P is on the forward extension of AB 0
<1 P is interior to AB*/double relation(POINT p,LINESEG l){ LINESEG tl; tl.s=l.s; tl.e=p; return dotmultiply(tl.e,l.e,l.s)/(dist(l.s,l.e)*dist(l.s,l.e));}// 求点C到线段AB所在直线的垂足 PPOINT perpendicular(POINT p,LINESEG l){ double r=relation(p,l); POINT tp; tp.x=l.s.x+r*(l.e.x-l.s.x); tp.y=l.s.y+r*(l.e.y-l.s.y); return tp;}/* 求点p到线段l的最短距离,并返回线段上距该点最近的点np注意:np是线段l上到点p最近的点,不一定是垂足 */double ptolinesegdist(POINT p,LINESEG l,POINT &np){ double r=relation(p,l); if(r<0) { np=l.s; return dist(p,l.s); } if(r>1) { np=l.e; return dist(p,l.e); } np=perpendicular(p,l); return dist(p,np);}// 求点p到线段l所在直线的距离,请注意本函数与上个函数的区别double ptoldist(POINT p,LINESEG l){ return abs(multiply(p,l.e,l.s))/dist(l.s,l.e);}/* 计算点到折线集的最近距离,并返回最近点.注意:调用的是ptolineseg()函数 */double ptopointset(int vcount,POINT pointset[],POINT p,POINT &q){ int i; double cd=double(INF),td; LINESEG l; POINT tq,cq; for(i=0;i
=min(v.s.x,v.e.x))&& //排斥实验 (max(v.s.x,v.e.x)>=min(u.s.x,u.e.x))&& (max(u.s.y,u.e.y)>=min(v.s.y,v.e.y))&& (max(v.s.y,v.e.y)>=min(u.s.y,u.e.y))&& (multiply(v.s,u.e,u.s)*multiply(u.e,v.e,u.s)>=0)&& //跨立实验 (multiply(u.s,v.e,v.s)*multiply(v.e,u.e,v.s)>=0));}// (线段u和v相交)&&(交点不是双方的端点) 时返回truebool intersect_A(LINESEG u,LINESEG v){ return((intersect(u,v))&& (!online(u,v.s))&& (!online(u,v.e))&& (!online(v,u.e))&& (!online(v,u.s)));}// 线段v所在直线与线段u相交时返回true;方法:判断线段u是否跨立线段vbool intersect_l(LINESEG u,LINESEG v){ return multiply(u.s,v.e,v.s)*multiply(v.e,u.e,v.s)>=0;}// 根据已知两点坐标,求过这两点的直线解析方程: a*x+b*y+c = 0 (a >= 0)LINE makeline(POINT p1,POINT p2){ LINE tl; int sign = 1; tl.a=p2.y-p1.y; if(tl.a<0) { sign = -1; tl.a=sign*tl.a; } tl.b=sign*(p1.x-p2.x); tl.c=sign*(p1.y*p2.x-p1.x*p2.y); return tl;}// 根据直线解析方程返回直线的斜率k,水平线返回 0,竖直线返回 1e200double slope(LINE l){ if(abs(l.a) < 1e-20)return 0; if(abs(l.b) < 1e-20)return INF; return -(l.a/l.b);}// 返回直线的倾斜角alpha ( 0 - pi)double alpha(LINE l){ if(abs(l.a)< EP)return 0; if(abs(l.b)< EP)return PI/2; double k=slope(l); if(k>0) return atan(k); else return PI+atan(k);}// 求点p关于直线l的对称点POINT symmetry(LINE l,POINT p){ POINT tp; tp.x=((l.b*l.b-l.a*l.a)*p.x-2*l.a*l.b*p.y-2*l.a*l.c)/(l.a*l.a+l.b*l.b); tp.y=((l.a*l.a-l.b*l.b)*p.y-2*l.a*l.b*p.x-2*l.b*l.c)/(l.a*l.a+l.b*l.b); return tp;}// 如果两条直线 l1(a1*x+b1*y+c1 = 0), l2(a2*x+b2*y+c2 = 0)相交,返回true,且返回交点pbool lineintersect(LINE l1,LINE l2,POINT &p) // 是 L1,L2{ double d=l1.a*l2.b-l2.a*l1.b; if(abs(d)

 

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