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计算多边形的面积

2018年04月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 1508字 ⁄ 字号 评论关闭

题目:输入一个点列,顺次连接成一个封闭多边形,计算多边形的面积

分析:方法一,计算面积可以考虑定积分的形式,定积分有正有负,顺次求和,重复部分相互抵消,最后剩下的总面积的绝对值就是多边形的面积。

从线性积分后的结果可以容易的看出,直线段的积分实际上就是求该直线段与x轴所围成的区域的梯形的面积Int(P1, P2) = Int(k*x + b, P1.x, P2.x) = 0.5 * (P2.x - P1.x) * (P2.y + P1.y), 斜率k = (P1.y - P2.y) / (P1.x - P2.x),截距b = P1.y - k*P1.x;

算法的复杂度为:O(N),N为顶点的个数。

struct Point {  
    float x, y;  
};  
float LinearIntegration(const Point &p1, const Point &p2) {  
    return 0.5 * (p2.x - p1.x) * (p2.y + p1.y);  
}  
float ComputePolygonArea(const Point points[], int length) {  
    if (points == NULL || length <= 0) return 0.0;  
    float area = 0.0;  
    for (int i = 0; i < length - 1; ++ i) {  
        area += LinearIntegration(points[i], points[i + 1]);  
    }  
    area += LinearIntegration(points[length - 1], points[0]);  
    return area >= 0.0 ? area : -area;  
}  

方法二,考虑到平面上知道三角形三个顶点的坐标可以运用行列式det直接求解三角形的面积。如P1(x1,y1),P2(x2,y2),P3(x3,y3),则

S(P1, P2, P3) = det[ x1 y1 1; x2 y2 1; x3 y3 1] * 0.5 = [(x2 - x1) * (y3 - y1) - (x3 - x1) * (y2 - y1)] * 0.5;

可以在多边形的平面中任意的找到一个点,与多边形的每条边形成有向三角形,并顺次求取有向三角形的面积,再加和,因为是有向面积同上述定积分类似,面积有正有负可抵消重复部分,剩下的面积的绝对值即为多边形的面积。

struct Point {  
    float x, y;  
    Point():x(0.0),y(0.0){}  
    Point(float _x, float _y):x(_x),y(_y) {}  
};  
float ComputeTriangleArea(const Point &p1, const Point &p2, const Point &p3) {  
    return 0.5 * ((p2.x - p1.x) * (p3.y - p1.y) - (p3.x - p1.x) * (p2.y - p1.y));  
}  
float ComputePolygonAreaTri(const Point points[], int length) {  
    if (points == NULL || length <= 0) return 0.0;  
    Point p0(0.0, 0.0);  
    float area = 0.0;  
    for (int i = 0; i < length - 1; ++ i) {  
        area += ComputeTriangleArea(p0, points[i], points[i + 1]);  
    }  
    area += ComputeTriangleArea(p0, points[length - 1], points[0]);  
    return area >= 0.0 ? area : -area;  
}  

PS:某CAD公司,笔试

参考:

[1]http://blog.pfan.cn/rickone/2899.html

[2]http://hi.baidu.com/dayanhn/item/1fe2a2ed8420b80d570f1d68

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