2020-04-12(面试题 16.03. 交点***)

难度 难
这道题其实并不难,是道纯数学题,就是有很多细节要注意,很繁琐。
需要注意的点在于线段,线段只是直线的一部分,坐标对应的直线相交了并不代表线段能够相交,所以需要做出判断。重合的时候也是,两个线段可能是不相交的。另外垂直和平行以及相交的情况也不同,所以需要分开处理,情况比较多。

 public double[] intersection(int[] start1, int[] end1, int[] start2, int[] end2) {
        //当两条线段都不是水平时,求k值和b值
        double k1 = 0;
        double b1 = 0;
        if(start1[0] != end1[0]){
            k1 = (double)(end1[1] - start1[1])/(double)(end1[0]- start1[0]);
            b1 = end1[1] - k1 * end1[0];
        }
        double k2 = 0;
        double b2 = 0;
        if(start2[0] != end2[0]){
            k2 = (double)(end2[1] - start2[1])/(double)(end2[0]- start2[0]);
            b2 = end2[1] - k2 * end2[0];
        }

        //两条线段是否是垂直的处理
        //线段1为垂直
        if(start1[0] == end1[0]){
            //线段2也为垂直
            if(start2[0] == end2[0]){
                if(start1[0] != start2[0]){
                    //两条线段是平行的两条垂直线,不相交
                    return new double[]{};
                }else{
                    //两条线段是重合的垂直线,看线段是否重合
                    if(Math.max(start1[1],end1[1]) < Math.min(start2[1],end2[1])
                        || Math.min(start1[1],end1[1]) > Math.max(start2[1],end2[1])){
                            return new double[]{};
                        }
                    //无数焦点,取x最小的点,x相等,取y值最小点
                    double ny = Math.max(Math.min(start1[1], end1[1]), Math.min(start2[1], end2[1]));
                    return new double[]{start1[0], ny};
                }
            }else{
                //线段2不垂直,与线段1相交,求交点
                return getValidResult(start1, end1, start2, end2, new double[]{start1[0], start1[0]*k2+b2});
            }
        }else if(start2[0] == end2[0]){
            //线段2垂直但是线段1不垂直,求交点
            return getValidResult(start1, end1, start2, end2, new double[]{start2[0], start2[0]*k1+b1});
        }

        //两条线段是否是水平的处理
        //线段1为水平
        if(start1[1] == end1[1]){
            //线段2也为水平
            if(start2[1] == end2[1]){
                if(start1[1] != start2[1]){
                    //两条线段为平行的两条水平线,不相交
                    return new double[]{};
                }else{
                    //两条线段为重合的两条水平线,看线段是否重合
                    if(Math.max(start1[0],end1[0]) < Math.min(start2[0],end2[0])
                        || Math.min(start1[0],end1[0]) > Math.max(start2[0],end2[0])){
                            return new double[]{};
                        }
                    //有无数交点,取x最小点
                    double nx = Math.max(Math.min(start1[0], end1[0]), Math.min(start2[0], end2[0]));
                    return new double[]{nx, start1[1]};
                }
            }else{
                //线段2不是水平,求交点
                 return getValidResult(start1, end1, start2, end2, new double[]{(start1[1]-b2)/k2, start1[1]});
            }
        }else if(start2[1] == end2[1]){
            //线段2是水平但是线段1不少水平,求交点
                 return getValidResult(start1, end1, start2, end2, new double[]{(start2[1]-b1)/k1, start2[1]});
        }

        //两条线平行
        if(k1 == k2){
            if(b1 == b2){
                //两条线重合,看线段是否重合
                if(Math.max(start1[0],end1[0]) < Math.min(start2[0],end2[0])
                        || Math.min(start1[0],end1[0]) > Math.max(start2[0],end2[0])){
                            return new double[]{};
                }
                //线段重合,x最小的点
                double nx = Math.max(Math.min(start1[0], end1[0]), Math.min(start2[0], end2[0]));
                return new double[]{nx, nx*k1+b1};
            }else{
                //两条线平行不重合
                return new double[]{};
            }
        }
        //其他情况必然会相交,直接求交点
        double nx = ((double)(b2-b1))/((double)(k1-k2));
        double ny = nx * k1 + b1;
        return getValidResult(start1, end1, start2, end2, new double[]{nx, ny});
    }

    public double[] getValidResult(int[] start1, int[] end1, int[] start2, int[] end2, double[] p){
        //直线相交线段不一定相交,判断线段是否相交
        if(p[0] >= Math.min(start1[0],end1[0]) && p[0] <= Math.max(start1[0],end1[0])){
            if(p[0] >= Math.min(start2[0],end2[0]) && p[0] <= Math.max(start2[0],end2[0])){
                return p;
            }
        }
        return new double[]{};
    }   
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