直线切割凹多边形

一，算法原理

以上图为例，直线(start,end)切割凹多边形ABCDEFGHIJKLMNOP。

记

切割线divLine=(start,end)。

多边形顶点序列vertexList=(A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K,L,M,N,O,P)。

边序列edgeList=(AB,BC,CD,DE,EF,FG,GH,HI,IJ,JK,KL,LM,MN,NO,OP,PA)。

下面开始计算：

1，求切割点。

遍历edgeList，拿其中各edge与divLine求交，得切割点序列divPointList=(1,2,3,4,5,6,7,8)。

注：线段与直线求交，见：http://www.cnblogs.com/wantnon/p/6384543.html

插入切割点后顶点序列vertexList_afterDiv=(A,1,B,C,2,D,E,3,F,G,4,H,I,5,J,K,6,L,M,7,N,O,8,P)。

插入切割点后的边序列edgeList_afterDiv=(A1,1B,BC,C2,2D,DE,E3,3F,FG,G4,4H,HI,I5,5J,JK,K6,6L,LM,M7,7N,NO,O8,8P,PA)。

2，求各边在切割线哪一侧。

所谓“点在切割线左侧”是指：当站在start面朝end时，点在左手边。

可以使用点到直线的带符号距离来判断点在直线的哪一侧，参考：http://www.cnblogs.com/wantnon/p/6384543.html

求得结果为：B,C,F,G,J,K,N,O在切割线右侧，A,D,E,H,I,L,M,P在切割线左侧。

则切割后的边集edgeList_afterDiv被划分为两个集合：

右侧边集合：rightSideEdgeSet={1B,BC,C2,3F,FG,G4,5J,JK,K6,7N,NO,O8}。

左侧边集合：leftSideEdgeSet={A1,2D,DE,E3,4H,HI,I5,6L,LM,M7,8P,PA}。

3，求封口边。

将divLine反向延长得到点veryFarStart，我们假定点veryFarStart足够远，以至于divPointList中的所有点都在射线[veryFarStart,end)上。

然后我们根据到veryFarStart的距离对divPointList中的点进行排序，得到divPointList_sorted=(1,2,3,8,7,4,5,6)。

然后把divPointList_sorted中的点相邻两个结对儿，得到12,38,74,56。可以发现规律：

线段12，线段38，线段74，线段56，正好都是左侧子多边形的封口。

而将上面每个线段都反向，得到：线段21，线段83，线段47，线段65，正好都是右侧子多边形的封口。

所以有：

leftSideCapSet={12,38,74,56}，

rightSideCapList={21,83,47,65}。

4，重新组装。

右侧边和封口形成的集合为rightSideEdgeAndCapSet=rightSideEdgeSet与rightSideCapSet的并集={1B,BC,C2,3F,FG,G4,5J,JK,K6,7N,NO,O8,21,83,47,65}，

左侧边和封口形成的集合为leftSideEdgeAndCapSet=leftSideEdgeSet与leftSideCapSet的并集={A1,2D,DE,E3,4H,HI,I5,6L,LM,M7,8P,PA,12,38,74,56}。

对rightSideEdgeAndCapSet中的边进行组装，可得多边形:1BC2,3FG47NO8,5JK6，

对leftSideEdgeAndCapSet中的边形行组装，可得多边形:A12DE38P,4HI56LM7

（注意，组装过程并不需要比较坐标（比较坐标的方法不但效率低，而且特殊情况还有可能产生错误），只需对线段端点字母进行匹配即可）。

所以凹多边形ABCDEFGHIJKLMNOP被直线(start,end)切割成五个子多边形：1BC2,3FG47NO8,5JK6,A12DE38P,4HI56LM7。

 

计算完毕。

 

二，实现

在unity里进行了试验，效果如下：

开源地址：http://git.oschina.net/wantnon2/polygonDiv