几何(多边形模板)

时间:2022-07-29 23:45:02
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#define MAXN 1000
#define offset 10000
#define eps 1e-8
#define zero(x) (((x)>0?(x):-(x))<eps)
#define _sign(x) ((x)>eps?1:((x)<-eps?2:0))
struct  point{ double  x,y;};
struct  line{point a,b;};
 
double  xmult(point p1,point p2,point p0){
     return  (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);
}
 
//判定凸多边形,顶点按顺时针或逆时针给出,允许相邻边共线
int  is_convex( int  n,point* p){
     int  i,s[3]={1,1,1};
     for  (i=0;i<n&&s[1]|s[2];i++)
         s[_sign(xmult(p[(i+1)%n],p[(i+2)%n],p[i]))]=0;
     return  s[1]|s[2];
}
 
//判定凸多边形,顶点按顺时针或逆时针给出,不允许相邻边共线
int  is_convex_v2( int  n,point* p){
     int  i,s[3]={1,1,1};
     for  (i=0;i<n&&s[0]&&s[1]|s[2];i++)
         s[_sign(xmult(p[(i+1)%n],p[(i+2)%n],p[i]))]=0;
     return  s[0]&&s[1]|s[2];
}
 
//判点在凸多边形内或多边形边上,顶点按顺时针或逆时针给出
int  inside_convex(point q, int  n,point* p){
     int  i,s[3]={1,1,1};
     for  (i=0;i<n&&s[1]|s[2];i++)
         s[_sign(xmult(p[(i+1)%n],q,p[i]))]=0;
     return  s[1]|s[2];
}
 
//判点在凸多边形内,顶点按顺时针或逆时针给出,在多边形边上返回0
int  inside_convex_v2(point q, int  n,point* p){
     int  i,s[3]={1,1,1};
     for  (i=0;i<n&&s[0]&&s[1]|s[2];i++)
         s[_sign(xmult(p[(i+1)%n],q,p[i]))]=0;
     return  s[0]&&s[1]|s[2];
}
 
//判点在任意多边形内,顶点按顺时针或逆时针给出
//on_edge表示点在多边形边上时的返回值,offset为多边形坐标上限
int  inside_polygon(point q, int  n,point* p, int  on_edge=1){
     point q2;
     int  i=0,count;
     while  (i<n)
         for  (count=i=0,q2.x=rand()+offset,q2.y=rand()+offset;i<n;i++)
             if  (zero(xmult(q,p[i],p[(i+1)%n]))&&(p[i].x-q.x)*(p[(i+1)%n].x-q.x)<eps&&(p[i].y-q.y)*(p[(i+1)%n].y-q.y)<eps)
                 return  on_edge;
             else  if  (zero(xmult(q,q2,p[i])))
                 break ;
             else  if  (xmult(q,p[i],q2)*xmult(q,p[(i+1)%n],q2)<-eps&&xmult(p[i],q,p[(i+1)%n])*xmult(p[i],q2,p[(i+1)%n])<-eps)
                 count++;
     return  count&1;
}
 
inline  int  opposite_side(point p1,point p2,point l1,point l2){
     return  xmult(l1,p1,l2)*xmult(l1,p2,l2)<-eps;
}
 
inline  int  dot_online_in(point p,point l1,point l2){
     return  zero(xmult(p,l1,l2))&&(l1.x-p.x)*(l2.x-p.x)<eps&&(l1.y-p.y)*(l2.y-p.y)<eps;
}
 
//判线段在任意多边形内,顶点按顺时针或逆时针给出,与边界相交返回1
int  inside_polygon(point l1,point l2, int  n,point* p){
     point t[MAXN],tt;
     int  i,j,k=0;
     if  (!inside_polygon(l1,n,p)||!inside_polygon(l2,n,p))
         return  0;
     for  (i=0;i<n;i++)
         if  (opposite_side(l1,l2,p[i],p[(i+1)%n])&&opposite_side(p[i],p[(i+1)%n],l1,l2))
             return  0;
         else  if  (dot_online_in(l1,p[i],p[(i+1)%n]))
             t[k++]=l1;
         else  if  (dot_online_in(l2,p[i],p[(i+1)%n]))
             t[k++]=l2;
         else  if  (dot_online_in(p[i],l1,l2))
             t[k++]=p[i];
     for  (i=0;i<k;i++)
         for  (j=i+1;j<k;j++){
             tt.x=(t[i].x+t[j].x)/2;
             tt.y=(t[i].y+t[j].y)/2;
             if  (!inside_polygon(tt,n,p))
                 return  0;          
         }
     return  1;
}
 
point intersection(line u,line v){
     point ret=u.a;
     double  t=((u.a.x-v.a.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-v.a.y)*(v.a.x-v.b.x))
             /((u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-u.b.y)*(v.a.x-v.b.x));
     ret.x+=(u.b.x-u.a.x)*t;
     ret.y+=(u.b.y-u.a.y)*t;
     return  ret;
}
 
point barycenter(point a,point b,point c){
     line u,v;
     u.a.x=(a.x+b.x)/2;
     u.a.y=(a.y+b.y)/2;
     u.b=c;
     v.a.x=(a.x+c.x)/2;
     v.a.y=(a.y+c.y)/2;
     v.b=b;
     return  intersection(u,v);
}
 
//多边形重心
point barycenter( int  n,point* p){
     point ret,t;
     double  t1=0,t2;
     int  i;
     ret.x=ret.y=0;
     for  (i=1;i<n-1;i++)
         if  (fabs(t2=xmult(p[0],p[i],p[i+1]))>eps){
             t=barycenter(p[0],p[i],p[i+1]);
             ret.x+=t.x*t2;
             ret.y+=t.y*t2;
             t1+=t2;
         }
     if  (fabs(t1)>eps)
         ret.x/=t1,ret.y/=t1;
     return  ret;
}