如何用Python实现Liang-Barsky线段裁剪算法的具体步骤？

Liang-Barsky线段裁剪算法是一种高效的二维空间内多边形交集检测算法，用于判断两条或多条线段是否相交。以下是使用Python实现该算法的基本步骤：

1. 定义线段类（Segment），包含两个端点(x1, y1)和(x2, y2)。

class Segment:
    def __init__(self, x1, y1, x2, y2):
        self.x1, self.y1 = x1, y1
        self.x2, self.y2 = x2, y2

2. 计算每条线段的方向向量和长度。

def direction_vector(segment):
    dx = segment.x2 - segment.x1
    dy = segment.y2 - segment.y1
    return dx, dy

3. 算法的核心部分是对于每一条查询线段和已知线段，计算交点的可能性。这通过一系列条件判断完成，如果所有条件都不满足，则说明线段间无交点。

def liang_barsky(segment1, segment2):
    dx1, dy1 = direction_vector(segment1)
    dx2, dy2 = direction_vector(segment2)

    # 计算边界值
    tmin1 = float('inf')
    tmax1 = float('-inf')
    tmin2 = float('inf')
    tmax2 = float('-inf')

    # 检查四个角点的交点情况
    for s in [(segment1.x1, segment1.y1), (segment1.x1, segment1.y2), (segment1.x2, segment1.y1), (segment1.x2, segment1.y2)]:
        if intersection(s, segment2):
            t = signed_distance(s, segment2)
            if tmin2 > t:
                tmin2 = t
            if tmax2 < t:
                tmax2 = t

    # 确定交点区间
    if tmin1 <= tmax2 and tmin2 <= tmax1 and tmin1 != float('inf') and tmax1 != float('-inf'):
        return True, [segment1.interpolate(tmin1), segment1.interpolate(tmax1)]
    else:
        return False, None

4. 函数`intersection`检查两个点是否在线段上，`signed_distance`则返回到线段端点的距离。

5. 最后，如果找到交点并且都在各自的线段范围内，返回True，否则返回False，并提供交点信息。