计算几何——判断两线段是否相交

 汇总篇：计算几何汇总

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(1)快速排斥试验

　　　设以线段 P1P2 为对角线的矩形为R， 设以线段 Q1Q2 为对角线的矩形为T，如果R和T不相交，显然两线段不会相交。

　(2)跨立试验

　　　　如果两线段相交，则两线段必然相互跨立对方。若P1P2跨立Q1Q2 ，则矢量 ( P1 - Q1 ) 和( P2 - Q1 )位于矢量( Q2 - Q1 ) 的两侧，即( P1 - Q1 ) × ( Q2 - Q1 ) * ( P2 - Q1 ) × ( Q2 - Q1 ) < 0。上式可改写成( P1 - Q1 ) × ( Q2 - Q1 ) * ( Q2 - Q1 ) × ( P2 - Q1 ) > 0。当 ( P1 - Q1 ) × ( Q2 - Q1 ) = 0 时，说明 ( P1 - Q1 ) 和 ( Q2 - Q1 )共线，但是因为已经通过快速排斥试验，所以 P1 一定在线段 Q1Q2上；同理，( Q2 - Q1 ) ×(P2 - Q1 ) = 0 说明 P2 一定在线段 Q1Q2上。所以判断P1P2跨立Q1Q2的依据是：( P1 - Q1 ) × ( Q2 - Q1 ) * ( Q2 - Q1 ) × ( P2 - Q1 ) >= 0。同理判断Q1Q2跨立P1P2的依据是：( Q1 - P1 ) × ( P2 - P1 ) * ( P2 - P1 ) × ( Q2 - P1 ) >= 0。具体情况如下图所示：

图片及文字来源：https://dev.gameres.com/Program/Abstract/Geometry.htm#%E5%88%A4%E6%96%AD%E7%82%B9%E6%98%AF%E5%90%A6%E5%9C%A8%E5%A4%9A%E8%BE%B9%E5%BD%A2%E4%B8%AD

 

class point{
 	public:
	double x;
	double y;
	point(double x_=0,double y_=0):x(x_),y(y_){} 
	friend const point operator+(const point& p1,const point& p2){
		return point(p1.x+p2.x,p1.y+p2.y);
	};
	friend const point operator-(const point& p1,const point& p2){
		return point(p1.x-p2.x,p1.y-p2.y);
	};
	friend const point operator*(const point& p,const double& m){
		return point(p.x*m,p.y*m);
	};
	friend const point operator*(const double& m,const point& p){
		return point(p.x*m,p.y*m);
	};
	friend const point operator/(const point& p,const double& m){
		return point(p.x/m,p.y/m);
	};
	friend ostream& operator <<(ostream& out,point& a){
		printf("(%lf,%lf)",a.x,a.y);
		return out;
	};
};
typedef point vect2;//重命名，向量也是用坐标表示 

class line{
	public:
	point start;
	point end; 
	line(point s=point(0,0),point e=point(0,0)):start(s),end(e){}
};

double cross(point O,point A,point B){//叉乘 
	double oa_x=A.x-O.x;
	double oa_y=A.y-O.y;
	double ob_x=B.x-O.x;
	double ob_y=B.y-O.y;
	return oa_x*ob_y-oa_y*ob_x;
}
bool isinter(const line &l1,const line &l2){//判断两数是否相交 
	if(max(l1.start.x,l1.end.x)=0&&//跨立实验
	   cross(l2.start,l1.start,l2.end)*cross(l2.start,l2.end,l1.end)>=0)
	   return true;	
}