如何判断多边形的类型

Question

用户输入第n个点。我需要检查多边形是否存在，然后确定类型 - 凹多边形或凸多边形。我知道如果每个角都在 180 度以下，则多边形是凸的。所以问题归结为找到多边形的每个内角。我一直在寻找公式或算法，但没有成功。

示例：

输入：n=4；

点 1：(5;6)

点 2: (4;-5)

点 3：(-5;4)

Point4: (-5;5)

预期输出：多边形是凸的

这是目前为止的代码：现在它只找到平面中各点之间的最大和最小距离。

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
    double a[15][2];
    int n;
    cin >> n;
    if (n <= 0 && n > 15)
        return 1;

    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        cout << "x" << i << " = , y" << i << " = ";
        cin >> a[i][0] >> a[i][1];
    }

    double maxDistance = 0.0;
    double minDistance = 0.0;
    double maxpoint1[2];
    double maxpoint2[2];
    double minpoint1[2];
    double minpoint2[2];

    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
        for (int j = 0; j < n; j++)
        {
            if (j != i)
            {
                double x1 = a[i][0];
                double x2 = a[j][0];
                double y1 = a[i][1];
                double y2 = a[j][1];
                double currentDistance = sqrt(pow(x2 - x1, 2) + pow(y2 - y1, 2));

                if (currentDistance > maxDistance)
                {
                    maxDistance = currentDistance;
                    maxpoint1[0] = x1;
                    maxpoint1[1] = y1;
                    maxpoint2[0] = x2;
                    maxpoint2[1] = y2;

                }

                if (minDistance > currentDistance)
                {
                    currentDistance = minDistance;
                    minpoint1[0] = x1;
                    minpoint1[1] = y1;
                    minpoint2[0] = x2;
                    minpoint2[1] = y2;
                }

                cout << "x1 = " << x1 << " y1 = " << y1 << " x2 = " << x2 << " y2 = " << y2;
                cout << endl << "Distance is " << currentDistance;
                cout << endl;
            }
        }
    }

    cout << "The max distance is: " << maxDistance << " between x1 = " << maxpoint1[0] << " y1 = " << maxpoint1[1] << " and x2 = " << maxpoint2[0] << " y2 = " << maxpoint2[1];
    cout << "The min distance is: " << minDistance << " between x1 = " << minpoint1[0] << " y1 = " << minpoint1[1] << " and x2 = " << minpoint2[0] << " y2 = " << minpoint2[1];


    return 0;
}

Answer 1

如果你想求两条边的夹角，用向量的叉积或点积。

a 点 b = |a||b| cos(angle_between_vectors) = a[0]*b[0] + a[1]*b[1] + a[2]*b[2]

内角为 (pi - angle_between_vectors)

哦，顺便说一句，多边形可能会自相交，这在许多用例中也是有害的问题。您的定义将无法检测到......例如复杂四边形的所有角度都小于 90 度。

这不是确定多边形是否为凸面的唯一方法，而且可能是计算最丰富的方法之一？点积的问题在于，如果角度小于或大于 pi/2，它的符号就会显示。确定多边形是否复杂或非凸的正确方法是检查转弯方向是否改变。为此，您需要叉积。对于二维向量，它们的叉积结果只有 z 分量（垂直于平面），它的符号决定旋转发生的方向。

问题已经在这里了。

How do determine if a polygon is complex/convex/nonconvex?

Answer 2

要确定多边形是凸面还是凹面，只需检查所有连续点三元组的叉积符号 CrossProduct(P[0], P[1], P[2]) etc。例如

CrossProductSign(A, B, C) = 
               SignOf((B.X - A.X) * (C.Y - B.Y) - (B.Y - A.Y) * (C.X - B.X))

对于凸一，所有叉积必须具有相同的符号（+ 或 -）。

工作原理：对于凸多边形，每个三元组在同一侧转弯（或顺时针或逆时针，具体取决于行走方向）。对于凹形，一些标志会有所不同（内角超过 180 度）。请注意，您不需要计算角度值。

如何判断多边形的类型

How to determine the type of polygon

c++

algorithm

geometry

polygon

coordinate-systems