算法详解——5种方法怎么判断一个点是否在多边形区域内

将测试点的Y坐标与多边形的每一个点进行比较，会得到一个测试点所在的行与多边形边的交点的列表。在下图的这个例子中有8条边与测试点所在的行相交，而有6条边没有相交。如果测试点的两边点的个数都是奇数个则该测试点在多边形内，否则在多边形外。在这个例子中测试点的左边有5个交点，右边有三个交点，它们都是奇数，所以点在多边形内。

注意点：

如果测量点处于多边形边缘或顶点或下右3图的情况下时，结果将不准确，不过我们可以根据不同的情况作特殊处理来保证结果的正确性。

算法图解：

关于这个算法的具体的更多图形例子：http://alienryderflex.com/polygon/

参考代码：

int pnpoly(int nvert, float *vertx, float *verty, float testx, float testy)
{
  int i, j, c = 0;
  for (i = 0, j = nvert-1; i < nvert; j = i++) 
  {
    if ( ((verty[i]>testy) != (verty[j]>testy)) &&
     (testx < (vertx[j]-vertx[i]) * (testy-verty[i]) / (verty[j]-verty[i]) + vertx[i]) )
       c = !c;
  }
  return c;
}

一个多边形（polygon）的内部实现：

public bool IsInside(PointLatLng p)
      {
         int count = Points.Count;

         if(count < 3)
         {
            return false;
         }

         bool result = false;

         for(int i = 0, j = count - 1; i < count; i++)
         {
            var p1 = Points[i];
            var p2 = Points[j];

            if(p1.Lat < p.Lat && p2.Lat >= p.Lat || p2.Lat < p.Lat && p1.Lat >= p.Lat)
            {
               if(p1.Lng + (p.Lat - p1.Lat) / (p2.Lat - p1.Lat) * (p2.Lng - p1.Lng) < p.Lng)
               {
                  result = !result;
               }
            }
            j = i;
         }
         return result;
      }

特殊情况：

要检测的点在多变形的一条边上，射线法判断的结果是不确定的，需要特殊处理（If the test point is on the border of the polygon, this algorithm will deliver unpredictable results）。

计算一个多边形的面积：

private static double SignedPolygonArea(List<PointLatLng> points)
        {
            // Add the first point to the end.
            int pointsCount = points.Count;
            PointLatLng[] pts = new PointLatLng[pointsCount + 1];
            points.CopyTo(pts, 0);
            pts[pointsCount] = points[0];

            for (int i = 0; i < pointsCount + 1; ++i)
            {
                pts[i].Lat = pts[i].Lat * (System.Math.PI * 6378137 / 180);
                pts[i].Lng = pts[i].Lng * (System.Math.PI * 6378137 / 180);
            }

            // Get the areas.
            double area = 0;
            for (int i = 0; i < pointsCount; i++)
            {
                area += (pts[i + 1].Lat - pts[i].Lat) * (pts[i + 1].Lng + pts[i].Lng) / 2;
            }

            // Return the result.
            return area;
        }

        /// <summary>
        /// Get the area of a polygon
        /// </summary>
        /// <param name="points"></param>
        /// <returns></returns>
        public static double GetPolygonArea(List<PointLatLng> points)
        {
            // Return the absolute value of the signed area.
            // The signed area is negative if the polygon is oriented clockwise.
            return Math.Abs(SignedPolygonArea(points));
        }

参考判断点是否在多边形内部_game_shader-CSDN博客

方法5：PNPoly算法

引入介绍：

在GIS（地理信息管理系统）中，判断一个坐标是否在多边形内部是个经常要遇到的问题。乍听起来还挺复杂。根据W. Randolph Franklin 提出的PNPoly算法，只需区区几行代码就解决了这个问题。

假设多边形的坐标存放在一个数组里，首先我们需要取得该数组在横坐标和纵坐标的最大值和最小值，根据这四个点算出一个四边型，首先判断目标坐标点是否在这个四边型之内，如果在这个四边型之外，那可以跳过后面较为复杂的计算，直接返回false。

if (p.x < minX || p.x > maxX || p.y < minY || p.y > maxY) {
    // 这个测试都过不了。。。直接返回false；
}

核心算法部分：

int pnpoly (int nvert, float *vertx, float *verty, float testx, float testy) {
    int i, j, c = 0;
    for (i = 0, j = nvert-1; i < nvert; j = i++) {
        if ( ( (verty[i]>testy) != (verty[j]>testy) ) &&  (testx < (vertx[j]-vertx[i]) *  (testy-verty[i]) / (verty[j]-verty[i]) + vertx[i]) )
            c = !c;
    }
    return c;
}

首先，参数nvert 代表多边形有几个点。浮点数testx, testy代表待测试点的横坐标和纵坐标，*vertx,*verty分别指向储存多边形横纵坐标数组的首地址。

我们注意到，每次计算都涉及到相邻的两个点和待测试点，然后考虑两个问题：

被测试点的纵坐标testy是否在本次循环所测试的两个相邻点纵坐标范围之内？即
verty[i] < testy < verty[j]
或
verty[j] < testy < verty[i]
待测点test是否在i,j两点之间的连线之下？看不懂后半短if statement的朋友请自行在纸上写下i,j两点间的斜率公式，要用到一点初中解析几何和不等式的知识范畴，对广大码农来说小菜一碟。

然后每次这两个条件同时满足的时候我们把返回的布尔量取反。

这个表达式的意思是说，随便画个多边形，随便定一个点，然后通过这个点水平划一条线，先数数看这条横线和多边形的边相交几次，（或者说先排除那些不相交的边，第一个判断条件），然后再数这条横线穿越多边形的次数是否为奇数，如果是奇数，那么该点在多边形内，如果是偶数，则在多边形外。详细的数学证明这里就不做了，需要自行画多边形进行验证。