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c#获得一个矩形中心点到矩形外某点之间的连线与矩形的交点算法

作者:野牛程序员:2023-12-25 14:44:13C#阅读 2671

计算矩形中心点到矩形外某点的连线与矩形的交点,可以使用以下步骤:

  1. 计算连线的方向向量: 使用矩形中心点和外部点的坐标计算连线的方向向量。

  2. 计算与矩形边界的交点: 将连线方向向量标准化,然后通过与矩形的四条边界相交,找到与矩形相交的点。

下面是一个C#示例代码:

using System;
using System.Drawing;

class Program
{
    static void Main()
    {
        // 矩形定义
        RectangleF rectangle = new RectangleF(2, 2, 6, 4);

        // 外部点定义
        PointF externalPoint = new PointF(10, 8);

        // 计算中心点到外部点的向量
        PointF vector = new PointF(externalPoint.X - rectangle.X - rectangle.Width / 2,
                                   externalPoint.Y - rectangle.Y - rectangle.Height / 2);

        // 将向量标准化
        float length = (float)Math.Sqrt(vector.X * vector.X + vector.Y * vector.Y);
        vector = new PointF(vector.X / length, vector.Y / length);

        // 计算与矩形边界的交点
        PointF intersectionPoint = new PointF();
        if (!IntersectRect(rectangle, new PointF(rectangle.X + rectangle.Width / 2, rectangle.Y + rectangle.Height / 2), vector, out intersectionPoint))
        {
            Console.WriteLine("线段与矩形没有交点。");
        }
        else
        {
            Console.WriteLine("交点坐标: ({0}, {1})", intersectionPoint.X, intersectionPoint.Y);
        }
    }

    // 判断线段与矩形是否相交,并计算交点
    static bool IntersectRect(RectangleF rect, PointF lineStart, PointF lineDir, out PointF intersectionPoint)
    {
        intersectionPoint = new PointF();

        for (int i = 0; i < 4; i++)
        {
            PointF p1 = GetRectPoint(rect, i);
            PointF p2 = GetRectPoint(rect, (i + 1) % 4);

            PointF intersection = PointF.Empty;
            if (IntersectSegments(lineStart, lineStart + lineDir, p1, p2, out intersection))
            {
                intersectionPoint = intersection;
                return true;
            }
        }

        return false;
    }

    // 获取矩形的顶点
    static PointF GetRectPoint(RectangleF rect, int cornerIndex)
    {
        switch (cornerIndex)
        {
            case 0: return new PointF(rect.X, rect.Y);
            case 1: return new PointF(rect.X + rect.Width, rect.Y);
            case 2: return new PointF(rect.X + rect.Width, rect.Y + rect.Height);
            case 3: return new PointF(rect.X, rect.Y + rect.Height);
            default: throw new ArgumentOutOfRangeException();
        }
    }

    // 判断两线段是否相交,并计算交点
    static bool IntersectSegments(PointF p1, PointF p2, PointF p3, PointF p4, out PointF intersection)
    {
        intersection = PointF.Empty;

        float denominator = (p4.Y - p3.Y) * (p2.X - p1.X) - (p4.X - p3.X) * (p2.Y - p1.Y);
        if (denominator == 0)
        {
            return false;
        }

        float ua = ((p4.X - p3.X) * (p1.Y - p3.Y) - (p4.Y - p3.Y) * (p1.X - p3.X)) / denominator;
        float ub = ((p2.X - p1.X) * (p1.Y - p3.Y) - (p2.Y - p1.Y) * (p1.X - p3.X)) / denominator;

        if (ua >= 0 && ua <= 1 && ub >= 0 && ub <= 1)
        {
            intersection.X = p1.X + ua * (p2.X - p1.X);
            intersection.Y = p1.Y + ua * (p2.Y - p1.Y);
            return true;
        }

        return false;
    }
}

请注意,此示例假定矩形是按照顺时针方向定义的。函数IntersectRect用于判断线段与矩形是否相交,并计算交点。函数IntersectSegments用于判断两线段是否相交,并计算交点。


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