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二维平面上判断点在三角形内的最优算法

  园子里有很多关于点是否在三角形内的文章,提供了各种方法。这让人很纠结,到底该用哪种算法?这里提供一套我认为最优的算法。如果你有不同的意见,亦或有更好的算法,欢迎来讨论。

  算法使用的是同向法,其原理是:假设点P位于三角形ABC内,会有这样一个规律:三角形的每一个边,其对角点与P在边的同一侧;或者说三角形的每一个顶点与P在其对角边的同一侧。

(1)代码

// 2D vectorclass Vec2{public:    Vec2()    {        x = 0.0f;        y = 0.0f;    }    Vec2(float fx, float fy)        :x(fx), y(fy)    {    }    // Add    Vec2 operator + (const Vec2& v) const    {        return Vec2(x + v.x, y + v.y);    }    // Subtract    Vec2 operator - (const Vec2& v) const    {        return Vec2(x - v.x, y - v.y) ;    }public:    float x, y;};
 1 // Dot product 2 inline float Vec2Dot(const Vec2& v1, const Vec2& v2) 3 { 4     return v1.x * v2.x + v1.y * v2.y; 5 } 6  7 // Cross product 8 inline float Vec2Cross(const Vec2& v1, const Vec2& v2) 9 {10     return v1.x * v2.y - v1.y * v2.x;11 }12 13 // Determine whether two vectors v1 and v2 point to the same direction14 // 判断C和P在直线AB的同一侧15 inline bool IsSameSide(const Vec2& A, const Vec2& B, const Vec2& C, const Vec2& P)16 {17     Vec2 AB = B - A;18     Vec2 AC = C - A;19     Vec2 AP = P - A;20 21     float f1 = Vec2Cross(AB, AC);22     float f2 = Vec2Cross(AB, AP);23 24     // f1 and f2 should to the same direction25     return f1*f2 >= 0.0f;26 }27 28 // Same side method29 // Determine whether point P in triangle ABC30 inline bool IsPointInTriangle(const Vec2& A, const Vec2& B, const Vec2& C, const Vec2& P)31 {32     return IsSameSide(A, B, C, P) &&33         IsSameSide(B, C, A, P) &&34         IsSameSide(C, A, B, P);35 }36 37 // Determine whether point P in angle ABC38 // 点P是否在角ABC内39 inline bool IsPointInAngle(const Vec2& A, const Vec2& B, const Vec2& C, const Vec2& P)40 {41     return IsSameSide(A, B, C, P) && IsSameSide(B, C, A, P);42 }

算法中没有使用三角函数的调用,因为这一原因,我认为它是最优的算法。

(2)测试效果

我生成一幅1024*1024大小的图像,并设置三个顶点,对图像中的所有像素调用IsPointInAngle函数,以测试其效率:

图中显示出图像生成时间为868.758毫秒,这是DEBUG版本的。

 

二维平面上判断点在三角形内的最优算法