leetcode【每日一题】面试题 16.03. 交点 Java

题干

给定两条线段（表示为起点start = {X1, Y1}和终点end = {X2, Y2}），如果它们有交点，请计算其交点，没有交点则返回空值。

要求浮点型误差不超过10^-6。若有多个交点（线段重叠）则返回 X 值最小的点，X 坐标相同则返回 Y 值最小的点。

示例 1：

输入：
line1 = {0, 0}, {1, 0}
line2 = {1, 1}, {0, -1}
输出： {0.5, 0}
示例 2：

输入：
line1 = {0, 0}, {3, 3}
line2 = {1, 1}, {2, 2}
输出： {1, 1}
示例 3：

输入：
line1 = {0, 0}, {1, 1}
line2 = {1, 0}, {2, 1}
输出： {}，两条线段没有交点

提示：

坐标绝对值不会超过 2^7
输入的坐标均是有效的二维坐标

想法

这题很难直接参考官方题解

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Java代码

class Solution {
  public double[] intersection(int[] start1, int[] end1, int[] start2, int[] end2) {
    int x1 = start1[0], y1 = start1[1];
    int x2 = end1[0], y2 = end1[1];
    int x3 = start2[0], y3 = start2[1];
    int x4 = end2[0], y4 = end2[1];

    double[] ans = new double[2];
    Arrays.fill(ans, Double.MAX_VALUE);
    // 判断两直线是否平行
    if ((y4-y3)*(x2-x1) == (y2-y1)*(x4-x3)) {
      // 判断两直线是否重叠
      if ((y2-y1)*(x3-x1) == (y3-y1)*(x2-x1)) {
        // 判断 (x3, y3) 是否在「线段」(x1, y1)~(x2, y2) 上
        if (isInside(x1, y1, x2, y2, x3, y3)) {
          updateRes(ans, x3, y3);
        }
        // 判断 (x4, y4) 是否在「线段」(x1, y1)~(x2, y2) 上
        if (isInside(x1, y1, x2, y2, x4, y4)) {
          updateRes(ans, (double)x4, (double)y4);
        }
        // 判断 (x1, y1) 是否在「线段」(x3, y3)~(x4, y4) 上
        if (isInside(x3, y3, x4, y4, x1, y1)) {
          updateRes(ans, (double)x1, (double)y1);
        }
        // 判断 (x2, y2) 是否在「线段」(x3, y3)~(x4, y4) 上
        if (isInside(x3, y3, x4, y4, x2, y2)) {
          updateRes(ans, (double)x2, (double)y2);
        }
      }
    } else {
      // 联立方程得到 t1 和 t2 的值
      double t1 = (double)(x3 * (y4 - y3) + y1 * (x4 - x3) - y3 * (x4 - x3) - x1 * (y4 - y3)) / ((x2 - x1) * (y4 - y3) - (x4 - x3) * (y2 - y1));
      double t2 = (double)(x1 * (y2 - y1) + y3 * (x2 - x1) - y1 * (x2 - x1) - x3 * (y2 - y1)) / ((x4 - x3) * (y2 - y1) - (x2 - x1) * (y4 - y3));
      // 判断 t1 和 t2 是否均在 [0, 1] 之间
      if (t1 >= 0.0 && t1 <= 1.0 && t2 >= 0.0 && t2 <= 1.0) {
        ans[0] = x1 + t1 * (x2 - x1);
        ans[1] = y1 + t1 * (y2 - y1);
      }
    }
    if (ans[0] == Double.MAX_VALUE) {
      return new double[0];
    }
    return ans;
  }

  // 判断 (x, y) 是否在「线段」(x1, y1)~(x2, y2) 上
  // 这里的前提是 (x, y) 一定在「直线」(x1, y1)~(x2, y2) 上
  private boolean isInside(int x1, int y1, int x2, int y2, int x, int y) {
    // 若与 x 轴平行，只需要判断 x 的部分
    // 若与 y 轴平行，只需要判断 y 的部分
    // 若为普通线段，则都要判断
    return (x1 == x2 || (Math.min(x1, x2) <= x && x <= Math.max(x1, x2)))
            && (y1 == y2 || (Math.min(y1, y2) <= y && y <= Math.max(y1, y2)));
  }

  private void updateRes(double[] ans, double x, double y) {
    if (x < ans[0] || (x == ans[0] && y < ans[1])) {
      ans[0] = x;
      ans[1] = y;
    }
  }
}

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