分割Java多边形

问题描述

我有一个简单的2D多边形，有4个点。

    int[] x = {38,100,80,18};
    int[] y = {50,50,100};
    
    polygon poly = new polygon(x,y,4);

上面的多边形只是一个例子。上面的多边形实际上可以是任何东西，只要该多边形始终为凸形，始终具有4个点并且为平行四边形即可。我需要将其拆分为任意数量的偶数部分，所有这些均与较大的多边形成比例，只要该数字是平方数即可。有什么简单的方法可以做到这一点吗？如果这很重要，我将在Jframe上使用Graphics。

解决方法

下面的代码适用于任何凸4面多边形。当初始多边形是平行四边形时，生成的子多边形也自然也是所有平行四边形，它们都具有相同的大小，即偶数大小。

由于parts的所需数目必须是一个平方数，这意味着我们可以简单地将4边多边形水平和垂直地分成partsPerSide = sqrt(parts)。

当我们将4边形的多边形分成多个部分时，最终可能会得到不完全是整数的坐标。我们可以简单地将值四舍五入为整数，但是碎片的大小可能并不完全相等。这是否可以接受是一个选择的问题。从视觉上看，由于线不会是100％直的，因此可以看到舍入。

在下面的代码中，我们假设舍入是不可接受的，即我们想要精确的偶数大小。如果可以取整，只需在末尾注释掉if (rounded != delta) throw new ArithmeticException()代码，然后以所需的splitFourSided()号码调用partsPerSide。

可以说的是，这是代码：

private static Polygon[][] splitFourSided(Polygon poly,int partsPerSide) {
    if (poly.npoints != 4)
        throw new IllegalArgumentException("Polygon must be 4-sided");
    if (partsPerSide <= 0)
        throw new IllegalArgumentException("There must be a positive number of parts per side");
    int[][] x = splitFourSided(poly.xpoints,partsPerSide);
    int[][] y = splitFourSided(poly.ypoints,partsPerSide);
    Polygon[][] pieces = new Polygon[partsPerSide][partsPerSide];
    for (int row = 0; row < partsPerSide; row++) {
        for (int col = 0; col < partsPerSide; col++) {
            pieces[row][col] = new Polygon(
                    new int[] { x[row][col],x[row][col+1],x[row+1][col+1],x[row+1][col] },new int[] { y[row][col],y[row][col+1],y[row+1][col+1],y[row+1][col] },4);
        }
    }
    return pieces;
}

private static int[][] splitFourSided(int[] xy,int parts) {
    // To visualize,assume values are [topLeft,topRight,bottomRight,bottomLeft].
    // The 'xy' array is either the x-coordinates or the y-coordinates.
    // First we split left and right sides,e.g. for 3 parts:
    //   From: ┌     To: ┐
    //         ├         ┤
    //         ├         ┤
    //         └         ┘
    // Then we split between those:
    //   ┌─┬─┬─┐
    //   ├─┼─┼─┤
    //   ├─┼─┼─┤
    //   └─┴─┴─┘
    int[] from = splitRange(xy[0],xy[3],parts);
    int[] to = splitRange(xy[1],xy[2],parts);
    int[][] grid = new int[parts + 1][];
    for (int i = 0; i <= parts; i++)
        grid[i] = splitRange(from[i],to[i],parts);
    return grid;
}

private static int[] splitRange(int from,int to,int parts) {
    int[] prorated = new int[parts + 1];
    for (int i = 0; i <= parts; i++)
        prorated[i] = prorate(from,to,i,parts);
    return prorated;
}

private static int prorate(int from,int index,int parts) {
    if (index == 0)
        return from;
    if (index == parts)
        return to;
    double delta = (to - (double) from) * index / parts;
    int rounded = (int) Math.round(delta);
    if (rounded != delta)
        throw new ArithmeticException("Cannot prorate to integer value");
    return from + rounded;
}

测试

int[] x = {38,100,80,18};
int[] y = {50,50,100};
Polygon poly = new Polygon(x,y,4);
splitAndDrawFourSided(g,poly,2);

private static void splitAndDrawFourSided(Graphics g,Polygon poly,int partsPerSide) {
    Polygon[][] pieces = splitFourSided(poly,partsPerSide);
    for (int row = 0; row < partsPerSide; row++)
        for (int col = 0; col < partsPerSide; col++)
            g.drawPolygon(pieces[row][col]);
    Graphics gMain = g.create();
    try {
        gMain.setColor(Color.RED);
        gMain.drawPolygon(poly);
    } finally {
        gMain.dispose();
    }
}

结果

要搜索有效数量的零件，我们可以添加一个搜索循环，并更改坐标，使其只能被7整除。

int[] x = {37,79,16};
int[] y = {50,99,99};
Polygon poly = new Polygon(x,4);
for (int partsPerSide : new int[] { 2,3,5,7,11,13,17,19 }) {
    try {
        splitAndDrawFourSided(g,partsPerSide);
        break; // stop when successful
    } catch (@SuppressWarnings("unused") ArithmeticException ignored) {
        continue; // try next number of parts
    }
}

结果

如果我们删除了四舍五入检查，那么该代码当然总是每边仅分为2部分，即分成4部分。这显示了舍入的效果，例如在这种情况下，中间行的坐标会稍微向右结束，从而导致黑线和红线不匹配。即使没有红线描绘输入的平行四边形，也可以注意到四舍五入。 Anti-aliasing有帮助，但仍然可以注意到垂直线并不是100％笔直。

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