计算点到线段的距离(Java实现)

简介

在开发过程中,有时我们需要计算一个点到一条线段的距离。本文将会教你如何使用Java实现这个功能。

流程概述

下面是计算点到线段距离的整个流程:

步骤 描述
1 确定线段的两个端点P1和P2
2 确定待计算距离的点P
3 计算线段P1P2的长度d1
4 若d1为0,则点P与线段重合,距离为0
5 计算线段P1P2与点P的连线的长度d2
6 若d2为0,点P在线段P1P2上,距离为0
7 若d2大于等于d1,点P在延长线上,则距离为d1
8 其他情况下,计算点P到线段P1P2的垂直距离d3,即为所求距离

代码实现

下面是每一步所需要的代码实现,以及每行代码的注释说明:

public class DistanceCalculator {
    // 步骤1:确定线段的两个端点P1和P2
    Point p1 = new Point(x1, y1);
    Point p2 = new Point(x2, y2);
    
    // 步骤2:确定待计算距离的点P
    Point p = new Point(x, y);
    
    // 步骤3:计算线段P1P2的长度d1
    double d1 = Math.sqrt((p2.x - p1.x) * (p2.x - p1.x) + (p2.y - p1.y) * (p2.y - p1.y));
    
    // 步骤4:若d1为0,则点P与线段重合,距离为0
    if (d1 == 0) {
        return 0;
    }
    
    // 步骤5:计算线段P1P2与点P的连线的长度d2
    double d2 = ((p.x - p1.x) * (p2.x - p1.x) + (p.y - p1.y) * (p2.y - p1.y)) / d1;
    
    // 步骤6:若d2为0,点P在线段P1P2上,距离为0
    if (d2 == 0) {
        return 0;
    }
    
    // 步骤7:若d2大于等于d1,点P在延长线上,则距离为d1
    if (d2 >= d1) {
        return d1;
    }
    
    // 步骤8:其他情况下,计算点P到线段P1P2的垂直距离d3,即为所求距离
    double d3 = Math.sqrt((p.x - (p1.x + d2 * (p2.x - p1.x) / d1)) * (p.x - (p1.x + d2 * (p2.x - p1.x) / d1))
            + (p.y - (p1.y + d2 * (p2.y - p1.y) / d1)) * (p.y - (p1.y + d2 * (p2.y - p1.y) / d1)));
    return d3;
}

以上代码实现了计算点到线段距离的整个过程。你只需要将具体的线段和点的坐标替换掉示例中的x1, y1, x2, y2, x, y即可。

状态图

下面是一个状态图,展示了计算点到线段距离的整个过程:

stateDiagram
    [*] --> 确定线段的两个端点P1和P2
    确定线段的两个端点P1和P2 --> 确定待计算距离的点P
    确定待计算距离的点P --> 计算线段P1P2的长度d1
    计算线段P1P2的