求射线与矩形框相交的点算法 C#

在C#中，求射线与矩形框（通常称为矩形区域或BoundingBox）相交的点算法通常会包含以下几个步骤：

1. **确定射线与矩形边的关系**：
- 分别检查射线的方向向量与矩形的四个边（左、右、上、下）是否垂直。若垂直，则不存在交点。
- 如果不是垂直的，计算射线起点到各边的距离，看是否存在最近的那个交点。

2. **计算交点**：
- 对于每个非垂直的边，应用类似二分查找的方式，找到射线与边的交点。
- 如果射线是水平的，可以通过比较射线的x值与矩形左右边界；
- 如果射线是垂直的，比较y值与上下边界。

3. **过滤交点**：
- 确保交点位于矩形范围内，即x坐标在矩形的左边到右边之间，y坐标在矩形的上边到下边之间。

4. **结果判断**：
- 最后，可能存在0个、1个或2个交点，取决于射线的方向和位置。返回所有符合条件的交点。

以下是简化版的伪代码示例：

public Vector2? Intersect(Ray ray, RectangleF rect) {
    Vector2 intersection = default;
    float tmin = float.MaxValue, tmax = float.MinValue;

    // Check if the ray is parallel to the sides
    if (Math.Abs(ray.Direction.X) < epsilon && Math.Abs(ray.Direction.Y) < epsilon) {
        return null; // Parallel and no intersection
    }

    // Check left edge
    float edgeStartX = rect.Left;
    float edgeEndX = rect.Right;
    float a = -(ray.Direction.Y);
    float b = ray.Direction.X;
    float c = -(edgeStartX * a + ray.Position.Y * b);

    if (b != 0) { // Not vertical
        float det = a * edgeEndX - b * edgeStartX;
        if (det >= 0 && det <= epsilon) {
            tmin = c / b;
        } else {
            return null; // No intersection on this side
        }
    }

    // Check top edge
    float edgeStartY = rect.Top;
    float edgeEndY = rect.Bottom;
    a = b; // Direction flipped for y-axis
    b = -a;
    c = -(edgeStartY * a + ray.Position.X * b);

    if (a != 0) { // Not horizontal
        float det = a * edgeEndY - b * edgeStartY;
        if (det >= 0 && det <= epsilon) {
            tmax = min(tmax, c / a);
        } else {
            return null; // No intersection on this side
        }
    }

    // If there's an intersection...
    if (tmin > tmax) {
        return null;
    } else {
        intersection = ray.Position + ray.Direction * tmin;
        // Filter out points outside the rectangle
        if (intersection.X >= rect.Left && intersection.X <= rect.Right &&
            intersection.Y >= rect.Top && intersection.Y <= rect.Bottom) {
            return intersection;
        } else {
            return null;
        }
    }
}