计算几何 判断两条线段是否相交(平面内)

  计算几何中,判断线段是否相交是最基本的题目。 所谓几何, 最基本的当然就是坐标, 从坐标中我们可以知道位置和方向,比如:一个点就是一个位置,两点确定一条直线,从某点指向另一点的有向线段所在的直线是一向量。要处理几何题,我们又不得不涉及到叉积和点积, 判断线段相交就要用到叉积。

  下面先讲讲相交的形式:

  说到线段, 我们很自然想到直线,判断两条直线是否相交只需判断它们斜率是否相等,相等就为平行或重合, 不等就相交(注:判断相交我们不采用除法,因为除法容易产生浮点误差,当两条直线斜率接近时,很容易出错。 事实上,几乎所有几何题都不建议采用除法)。

  线段相交有两种形式:

    规范相交非规范相交 。 区别就是交点是否是其中一条线段的端点,不是的是规范相交。

  叉积的概念: 设向量 a(x1, y1) 、 b(x2, y2) ;

        a x b = x1*y2 - x2*y1; (与数学中的叉积不太一样)

  判断线段相交比较繁琐,主要就是判断异侧:

    我们以一条线段的一端点为起点,沿着线段方向看去(一条射线),在左手边为逆时针方向,右手边为顺时针方向。如果另一线段两端点分别在这一线段的两侧,那么线段可能相交(也可能在线段外),否则不可能相交。对另一线段采用相同方法就可判断出是否相交了。

     这个过程主要通过叉积来判断: 叉积大于 0 ,在点在向量的顺时针方向,小于 0 , 在逆时针方向 ; 等于 0, 端点在直线上。

  具体实现:

    设:线段 a :P1(x1, y1)、P2(x2, y2)      线段 b: Q1(x3, y3)、Q2(x4, y4)

    d1 ====>   (P2 - P1) x (Q1 - P1) (叉积)

    d2 ====>   (P2 - P1) x (Q2 - P1) (叉积)

    d3 ====>   (Q2 - Q1) x (P1 - Q1) (叉积)

    d4 ====>   (Q2 - Q1) x (P2 - P1) (叉积)

  

  首先,先判断端点是否在另一线段上。

  然后,我们只需判断 d1 * d2 < 0  并且 d3 * d4 < 0 便可判断线段相交。

   

  

 1 #define cs const
 2 #define cp const P&
 3 #define op operator
 4 const  double eps = 1e-8;
 5 inline int sig(double x) {return (x>eps)-(x<-eps);}
 6 
 7 struct P{
 8     double x, y;
 9     void in() { scanf("%lf%lf", &x, &y); }
10     P(double x=0.0, double y=0.0) : x(x), y(y) {}
11 
12     P op-(cp a)cs { return P(x-a.x, y-a.y); }
13     double op^(cp a)cs { return x*a.y - y*a.x; }    //叉积
14     double op*(cp a)cs {return x*a.x + y*a.y;}
15 
16     double cross(P a, P b) { return (a-*this) ^ (b-*this); }
17     double dot(P a, P b)  { return (a-(*this)) * (b-(*this)); }
18     bool on_seg(P a, P b) { return !sig(cross(a, b)) && sig(dot(a, b)) <= 0; }//判断是否在点上
19 };
20 
21 bool seg(P a, P b, P c, P d) { //判断相交(a - b)线段 、(c - d)线段
22     if(a.on_seg(c, d) || b.on_seg(c, d) || c.on_seg(a, b) || d.on_seg(a, b))
23         return true;
24     return sig(a.cross(b, c)*a.cross(b, d)) < 0 && sig(c.cross(d, a)*c.cross(d, b)) < 0;
25 }

训练题:杭电oj 1086 :

题目链接:http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=1086

原文地址:https://www.cnblogs.com/Duahanlang/p/3073434.html