c语言 检查给定点是否位于三角形内(Check whether a given point lies inside a triangle or not)

给定三角形的三个角点和一个点P。编写一个函数来检查P是否位于三角形内。

例子:

输入:A=(0,0),B=(10,30),C=(20,0),P(10,15)

输出:内部

说明: 

输入:A=(0,0),B=(10,30),C=(20,0),P(30,15)

输出:外部

说明: 

解决方案:

    设三个角的坐标为(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)。给定点P的坐标为(x,y)

    1、计算给定三角形的面积,即上图中三角形ABC的面积。面积A=[x1(y2-y3)+x2(y3-y1)+x3(y1-y2)]/2

    2、计算三角形PAB的面积。我们可以用同样的公式。让这个区域为A1。

    3、计算三角形PBC的面积。让这个区域为A2。

    4、计算三角形PAC的面积。让这个区域为A3。

    5、如果P位于三角形内,则A1+A2+A3必须等于A。 

示例代码: 

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <stdbool.h>
#include <stdlib.h>

/* A utility function to calculate area of triangle formed by (x1, y1), 
   (x2, y2) and (x3, y3) */
float area(int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3)
{
   return abs((x1*(y2-y3) + x2*(y3-y1)+ x3*(y1-y2))/2.0);
}
  
/* A function to check whether point P(x, y) lies inside the triangle formed 
   by A(x1, y1), B(x2, y2) and C(x3, y3) */
bool isInside(int x1, int y1, int x2, int y2, int x3, int y3, int x, int y)
{   
   /* Calculate area of triangle ABC */
   float A = area (x1, y1, x2, y2, x3, y3);
  
   /* Calculate area of triangle PBC */ 
   float A1 = area (x, y, x2, y2, x3, y3);
  
   /* Calculate area of triangle PAC */ 
   float A2 = area (x1, y1, x, y, x3, y3);
  
   /* Calculate area of triangle PAB */  
   float A3 = area (x1, y1, x2, y2, x, y);
    
   /* Check if sum of A1, A2 and A3 is same as A */
   return (A == A1 + A2 + A3);
}
  
/* Driver program to test above function */
int main()
{
   /* Let us check whether the point P(10, 15) lies inside the triangle 
      formed by A(0, 0), B(20, 0) and C(10, 30) */
   
   if (isInside(0, 0, 20, 0, 10, 30, 10, 15))
     
     printf ("Inside");
   
   else
     
     printf ("Not Inside");
  
   return 0;
}

输出:
    Inside

时间复杂度:O(1)

辅助空间:O(1)

在Python中,你可以通过数值计算或者矢量运算来检查一个是否位于由参数化曲线定义的区域。首先,你需要定义参数化曲线方程,并给出参数的范围。然后,对于给定P(x, y),可以按以下步骤操作: 1. **确定曲线范围**:假设参数t的范围是从a到b,根据曲线的参数方程x = f(t) 和 y = g(t)。 2. **创建函数**:定义两个函数f和g,它们分别代表x和y关于参数t的表达式。 3. **求解曲线**:在给定的参数范围内,生成一系列的(t, f(t), g(t)),这将构成曲线的实际路径。 4. **比较与路径**:对于每一个P(x, y),计算其对应参数值t的近似值,如果该值落在参数范围(a, b)内,并且f(t)和g(t)的值接近于P(x, y),那么P就可能位于曲线内。 5. **精度检查**:为了提高判断的准确性,你可以设置一定的容差(比如,小于某个epsilon的绝对误差),来判断(x, y)是否真正落在曲线上。 示例代码可能看起来像这样: ```python from scipy.optimize import fsolve def curve_equations(t): x = your_curve_x_function(t) y = your_curve_y_function(t) return [x - P[0], y - P[1]] # P的坐标 P = (x, y) # 参数范围 a, b = some_range # 解方程找到可能对应的参数t t_guesses = np.linspace(a, b, num=1000) solution = fsolve(curve_equations, t_guesses) # 检查是否存在解,且解在允许的误差范围内 is_within = any(np.abs(solution - t_guesses) < epsilon and a <= solution <= b) if is_within: print("Point P lies within the curve.") else: print("Point P does not lie within the curve.")
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