c# 求射线和平面相交的点 列出详细代码

在 C# 中，求射线和平面相交的点通常涉及到三维空间中的数学计算。这里我会提供一个简单的示例，假设我们有平面方程 Ax + By + Cz = D 和射线起点 P(x0, y0, z0) 和方向向量 d(x, y, z)，我们将寻找它们的交点。请注意，这个算法假设射线并不完全平行于平面。

using System;

public struct Vector3 // 定义一个三维向量结构体
{
    public double X;
    public double Y;
    public double Z;

    public static Vector3 operator -(Vector3 a, Vector3 b)
    {
        return new Vector3(a.X - b.X, a.Y - b.Y, a.Z - b.Z);
    }

    public static Vector3 Cross(Vector3 a, Vector3 b)
    {
        return new Vector3(
            a.Y * b.Z - a.Z * b.Y,
            a.Z * b.X - a.X * b.Z,
            a.X * b.Y - a.Y * b.X);
    }
}

public class RayPlaneIntersection
{
    public static Vector3? Intersection(Ray ray, Plane plane)
    {
        Vector3 direction = ray.Direction; // 射线方向
        Vector3 normal = plane.Normal; // 平面法线

        // 计算射线的方向与平面法线的叉积，得到交线的方向
        Vector3 crossProduct = direction.Cross(normal);

        // 如果叉积为零，则射线平行于平面，无交点
        if (crossProduct.LengthSquared() == 0)
            return null;

        // 计算射线起点到平面的位移向量
        Vector3 displacement = ray.Position - plane.PointOnPlane;

        // 计算交点坐标
        double t = displacement.Dot(crossProduct) / crossProduct.LengthSquared();
        if (t <= 0) // 点在射线前方或射线上
            return null;

        Vector3 intersectionPoint = ray.Position + direction * t;
        return intersectionPoint;
    }
}

// 示例用法
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        Vector3 rayStart = new Vector3(0, 0, 0); // 射线起点
        Vector3 rayDirection = new Vector3(1, 0, 0); // 射线方向
        Plane plane = new Plane(new Vector3(1, 1, 1), 1); // 平面方程：x + y + z = 1

        Vector3? intersection = RayPlaneIntersection.Intersection(new Ray(rayStart, rayDirection), plane);
        if (intersection.HasValue)
        {
            Console.WriteLine($"Ray and plane intersect at point ({intersection.Value.X}, {intersection.Value.Y}, {intersection.Value.Z})");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("No intersection.");
        }
    }
}