判断两个线段相交

本文详细介绍了通过向量叉积来判断二维平面上向量旋转方向的方法,包括原点、坐标点及叉积公式,并解释了叉积为正、为0时的不同几何意义,以及如何利用叉积判断两条线段是否相交。

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                    http://www.cnblogs.com/zhangchaoyang/articles/2668562.html

                    如何判断向量的顺时针方向还是逆时针方向?

                    把p0定为原点,p1的坐标是(x1,y1),p2的坐标是(x2,y2)。向量的叉积实际上就是矩阵的行列式:

                   

                    当叉积为正时,说明的顺时针方向上;叉积为0说明两向量共线(同向或反向)。

                   

                    当同时满足:

                 (1)的两侧(即一个顺时针方向上,一个在逆时针方向上)

                 (2)的两侧

                     可肯定相交。

                  图3和图4是一种特殊情况,它不满足第(2)条,因为重合,即的叉积为0。

                 

         当叉积为0时要分情况讨论,当p3在线段p1p2上时两线段相交;当p3在线段p1p2的延长线上时两线段不相交。


HDU(Hangzhou Dianzi University)OJ 中经常涉及到几何计算的问题,其中“判断两条线段是否相交”是一个经典的算法问题。以下是关于如何判断线段是否相交的基本思路及其实现步骤: ### 判断两条线段相交的核心思想 可以利用向量叉积以及端点位置的关系来确定两条线段是否相交。 #### 具体步骤: 1. **定义基本概念** - 假设两条线段分别为 `AB` 和 `CD`。 - 使用二维平面中的坐标表示各顶点:A(x₁,y₁), B(x₂,y₂),C(x₃,y₃) ,D(x₄,y₄)。 2. **叉积的作用** 叉积可以帮助我们了解两点相对于一条直线的位置关系。 对于三个点 P、Q、R ,我们可以用叉乘 `(Q-P)x(R-P)` 来检测 R 是否在 QP 直线的一侧还是另一侧。 如果结果为正数,则表明顺时针;如果负则逆时针;若等于0则共线。 3. **快速排斥实验** 首先做一个矩形包围盒测试——即检查两个线段所在的最小外接矩形是否有重叠区域。如果没有重叠直接判定为不相交。 4. **跨立试验 (Cross-over Test)** 确认每个线段的两端分别位于另一个线段两侧即可认为它们交叉了。这通过上述提到过的叉积运算完成。 5. **特殊情况处理** 包含但不限于如下的几种情况需要单独讨论: - 完全重合的部分; - 存在一个公共端点但并不完全穿过等边缘状况。 6. **代码框架示例(Pseudo code):** ```python def cross_product(p1,p2,p3): return (p2[0]-p1[0])*(p3[1]-p1[1])-(p2[1]-p1[1])*(p3[0]-p1[0]) def on_segment(p,q,r): if ((q[0] <= max(p[0], r[0])) and (q[0] >= min(p[0], r[0])) and (q[1] <= max(p[1], r[1])) and (q[1] >= min(p[1], r[1]))): return True; return False; def do_segments_intersect(A,B,C,D): # 计算四个方向的叉积值 o1 = cross_product(A, C, B) o2 = cross_product(A, D, B) o3 = cross_product(C, A, D) o4 = cross_product(C, B, D) # 标准情况判断 if(o1 !=o2 && o3!=o4): return True # 特殊情况逐一验证... ``` 7. 最终结合所有条件得出结论。
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