计算多段线的偏置,用C++实现

时间: 2024-06-12 14:07:02 浏览: 106
以下是用C实现计算多段线偏置的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> #define MAX_VERTICES 1000 // 多边形顶点数的最大值 typedef struct { double x, y; } Point; // 二维点结构体 typedef struct { int num_vertices; Point vertices[MAX_VERTICES]; } Polygon; // 多边形结构体 typedef struct { int num_points; Point points[MAX_VERTICES * 2]; } OffsetPolygon; // 偏置多边形结构体 // 计算两点之间的距离 double distance(Point p1, Point p2) { return sqrt(pow(p1.x - p2.x, 2) + pow(p1.y - p2.y, 2)); } // 计算两点之间的斜率 double slope(Point p1, Point p2) { return (p2.y - p1.y) / (p2.x - p1.x); } // 计算两点之间的角度 double angle(Point p1, Point p2) { return atan2(p2.y - p1.y, p2.x - p1.x); } // 判断两条线段是否相交 int is_intersect(Point p1, Point p2, Point p3, Point p4) { double d1 = (p4.x - p3.x) * (p1.y - p3.y) - (p4.y - p3.y) * (p1.x - p3.x); double d2 = (p4.x - p3.x) * (p2.y - p3.y) - (p4.y - p3.y) * (p2.x - p3.x); double d3 = (p2.x - p1.x) * (p3.y - p1.y) - (p2.y - p1.y) * (p3.x - p1.x); double d4 = (p2.x - p1.x) * (p4.y - p1.y) - (p2.y - p1.y) * (p4.x - p1.x); if (d1 * d2 < 0 && d3 * d4 < 0) { return 1; } else { return 0; } } // 计算线段的偏置 void offset_segment(Point p1, Point p2, double distance, Point *offset1, Point *offset2) { double angle1 = angle(p1, p2) + M_PI / 2; double angle2 = angle(p1, p2) - M_PI / 2; offset1->x = p1.x + distance * cos(angle1); offset1->y = p1.y + distance * sin(angle1); offset2->x = p2.x + distance * cos(angle2); offset2->y = p2.y + distance * sin(angle2); } // 计算多边形的偏置 OffsetPolygon offset_polygon(Polygon polygon, double distance) { OffsetPolygon offset_polygon; offset_polygon.num_points = 0; if (polygon.num_vertices < 2) { return offset_polygon; } int i, j, k; Point p1, p2, p3, p4, offset1, offset2, intersection; for (i = 0; i < polygon.num_vertices; i++) { j = (i + 1) % polygon.num_vertices; k = (i + 2) % polygon.num_vertices; p1 = polygon.vertices[i]; p2 = polygon.vertices[j]; p3 = polygon.vertices[k]; if (distance(p1, p2) < 1e-6 || distance(p2, p3) < 1e-6) { continue; } offset_segment(p1, p2, distance, &offset1, &offset2); offset_polygon.points[offset_polygon.num_points++] = offset1; int intersect = 0; for (int m = 0; m < polygon.num_vertices; m++) { if (m != i && m != j) { p4 = polygon.vertices[m]; if (is_intersect(p1, p2, p3, p4)) { intersect = 1; intersection.x = (p1.x * slope(p1, p2) - p3.x * slope(p3, p4) + p4.y - p1.y) / (slope(p1, p2) - slope(p3, p4)); intersection.y = p1.y + slope(p1, p2) * (intersection.x - p1.x); if (slope(p1, p2) > 1e6 || slope(p1, p2) < -1e6) { intersection.x = p1.x; intersection.y = slope(p3, p4) * (intersection.x - p3.x) + p3.y; } if (slope(p3, p4) > 1e6 || slope(p3, p4) < -1e6) { intersection.x = p3.x; intersection.y = slope(p1, p2) * (intersection.x - p1.x) + p1.y; } if (distance(p1, intersection) > 1e-6 && distance(p2, intersection) > 1e-6) { offset_polygon.points[offset_polygon.num_points++] = intersection; } break; } } } if (!intersect) { offset_polygon.points[offset_polygon.num_points++] = offset2; } } return offset_polygon; } // 输出多边形的顶点 void print_polygon(Polygon polygon) { printf("Polygon:\n"); for (int i = 0; i < polygon.num_vertices; i++) { printf("(%lf, %lf)\n", polygon.vertices[i].x, polygon.vertices[i].y); } } // 输出偏置多边形的顶点 void print_offset_polygon(OffsetPolygon offset_polygon) { printf("Offset Polygon:\n"); for (int i = 0; i < offset_polygon.num_points; i++) { printf("(%lf, %lf)\n", offset_polygon.points[i].x, offset_polygon.points[i].y); } } int main() { Polygon polygon; polygon.num_vertices = 4; polygon.vertices[0] = (Point) {0, 0}; polygon.vertices[1] = (Point) {0, 1}; polygon.vertices[2] = (Point) {1, 1}; polygon.vertices[3] = (Point) {1, 0}; print_polygon(polygon); OffsetPolygon offset_polygon = offset_polygon(polygon, 0.2); print_offset_polygon(offset_polygon); return 0; } ``` 在这个示例代码中,我们定义了一个`Point`结构体来表示二维点,一个`Polygon`结构体来表示多边形,一个`OffsetPolygon`结构体来表示偏置多边形。我们用`distance`函数计算两点之间的距离,用`slope`函数计算两点之间的斜率,用`angle`函数计算两点之间的角度,用`is_intersect`函数判断两条线段是否相交。 主要的函数是`offset_polygon`函数,它接受一个`Polygon`和一个距离参数`distance`,返回一个`OffsetPolygon`表示多边形的偏置。它使用`offset_segment`函数计算每个线段的偏置。然后它对于每个线段,检查它是否和多边形的其它线段相交,如果相交,则计算交点,并添加到偏置多边形中。如果没有相交,则添加线段的另一个端点的偏置。 最后,我们通过`print_polygon`函数和`print_offset_polygon`函数来输出多边形和偏置多边形的顶点。在这个示例代码中,我们使用一个正方形作为多边形,并计算它的内偏置。
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