合肥工业大学机器人足球仿真robcup作业二（python实现）附代码有注释
用面向对象的思维设计相关类，从而实现直线与直线、直线与圆、直线与矩形的交点。
要求各给出每个案例的至少一个示例的程序。
这是第二次机器人足球的作业代码，写的比较潦草，但是用的方法还是通俗易懂的，基本都是初高中都会的一些几何关系。没有用到向量什么的高级东西，所以对于没有学号向量看不懂网上其他教学视频的只要认真看这个还是能够看懂的。
关键函数我都写了注释，对于参数我也做了解释还有返回值。并且某些地方使用的公式我也注释上去了，所以只要你能跟着我的代码思路把我的代码复现出来基本就没什么其他问题了。
"""
用面向对象的思维设计相关类，从而实现直线与直线、直线与圆、直线与矩形的交点。
要求各给出每个案例的至少一个示例的程序。
"""
class Point:
def __init__(self, x, y):
self.__x = x
self.__y = y
pass
def get_x(self):
return self.__x
def get_y(self):
return self.__y
def __str__(self):
return "("+str(self.__x)+","+str(self.__y)+")"
pass
class Line:
def __init__(self, a, b, c):
"""
直线一般式ax+by+c=0
:param a: x前系数
:param b: y前系数
:param c: 常数项
"""
if a == 0 and b == 0:
print("无法构成直线")
exit(-1)
self.__a = a
self.__b = b
self.__c = c
pass
def get_line(self):
return self.__a, self.__b, self.__c
def get_line_point(self, line):
"""
得到与另一个直线的交点
:param line: 另一个直线
:return: None / 与直线的交点
"""
(a, b, c) = line.get_line() # 获取另一直线的参数
if a * self.__b == b * self.__a:
print("直线平行，无交点")
return None
else: # 求交点 x = (c2*a1 - c1*a2) / (b1*a2 - b2*a1)
x0 = (self.__b * c - self.__c * b) / (self.__a * b - a * self.__b)
y0 = (c * self.__a - self.__c * a) / (self.__b * a - b * self.__a)
inter_point = Point(x0, y0)
return inter_point
def get_cir_point(self, cir):
"""
点到直线的距离：d = | ax0+bx0+c |/ (a^2+b^2)^1/2
:param cir: 待求的圆
:return: None / 交点
"""
r = cir.get_r()
center = cir.get_center()
x0, y0 = center.get_x(), center.get_y()
d = abs(self.__a * x0 + self.__b * y0 + self.__c) \
/ pow(self.__a * self.__a + self.__b * self.__b, 1/2)
if d > r:
print("直线与圆无交点")
return None
elif r - d > 0: # 有交点
if self.__b == 0: # 直线垂直
x1 = x2 = self.__c / self.__a
d_y = pow(r * r - d * d, 1 / 2)
if x1 - x0 < 1e-6: # 如果直线在圆的左边
y1, y2 = y0 + r, y0 - r
pass
else:
y1, y2 = y0 + d_y, y0 - d_y
pass
pass # 直线垂直
else: # 求解一元二次方程 ax^2+bx+c=0
k = - (self.__a / self.__b) # 直线斜率
m = - (self.__c / self.__b) # 直线截距
a = 1 + k**2
b = -2 * x0 + 2 * (m - y0)
c = x0**2 + (m-y0)**2 - r**2
dert = pow(b**2 - 4 * a * c, 1/2)
x1, x2 = (-b+dert) / (2 * a), (-b-dert) / (2 * a)
y1, y2 = k * x1 + m, k * x2 + m
pass # 直线不垂直
point_1, point_2 = Point(x1, y1), Point(x2, y2)
pass
return point_1, point_2
def get_rectangle_point(self, rectangle):
point1, point2 = rectangle.get_point1(), rectangle.get_point2()
x1, x2 = point1.get_x(), point2.get_x()
y1, y2 = point1.get_y(), point2.get_y()
m_x, M_x = min(x1,x2),max(y1,y2)
m_y, M_y = min(y1,y2), max(y1,y2)
c_point1 = self.get_seg_line(Point(m_x,M_y),Point(M_x,M_y)) # 上水平线段
c_point2 = self.get_seg_line(Point(m_x, m_y), Point(M_x, m_y)) # 下水平线段
c_point3 = self.get_seg_line(Point(m_x, m_y), Point(m_x, M_y)) # 左垂直线段
c_point4 = self.get_seg_line(Point(M_x, m_y), Point(M_x, M_y)) # 右垂直线段
return c_point1,c_point2,c_point3,c_point4 # get_rectangle_point
def get_seg_line(self, point1, point2):
"""
返回一个直线和线段的交点
:param point1: 线段点一
:param point2: 线段点二
:return: 无交点或者无数交点都返回None,有一个交点返回一个交点
"""
x1, y1 = point1.get_x(), point1.get_y()
x2, y2 = point2.get_x(), point2.get_y()
if self.__b == 0: # 如果直线垂直
if x1 == x2: # 如果线段垂直
if abs(x1 + (self.__c / self.__a)) < 1e-6: # 重合
print("直线与线段重合")
pass
else:
print("无交点")
pass
return None
elif y1 == y2: # 线段水平
if min(x1, x2) <= -(self.__c / self.__a) <= max(x1, x2): # 相交
c_x = -(self.__c / self.__a)
c_y = y1
c_point = Point(c_x, c_y)
pass
else:
print("无交点")
pass
return None
elif self.__a == 0: # 直线水平
if x1 == x2: # 如果线段垂直
if min(y1, y2) <= -(self.__c / self.__b) <= max(y1, y2): # 相交
c_x = x1
c_y = -(self.__c / self.__b)
c_point = Point(c_x,c_y)
pass
else:
print("无交点")
return None
elif y1 == y2: # 线段水平
if abs(y1 + (self.__c / self.__b)) < 1e-6: # 重合
print("直线与线段重合")
pass
else:
print("无交点")
pass
return None
else: # 直线倾斜
if x1 == x2: # 如果线段垂直
x3 = -(self.__b * max(y1,y2) + self.__c) / self.__a
x4 = -(self.__b * min(y1,y2) + self.__c) / self.__a
if min(x3, x4) <= x1 <= max(x3,x4): # 有交点
c_point = self.get_line_point(Line(1, 0, -x1))
pass
else:
print("无交点")
return None
pass
elif y1 == y2: # 线段水平
y3 = -(self.__a * max(x1,x2) + self.__c) / self.__b
y4 = -(self.__a * min(x1,x2) + self.__c) / self.__b
if min(y3, y4) <= y1 <= max(y3,y4): # 有交点
c_point = self.get_line_point(Line(0, 1, -y1))
pass
else:
print("无交点")
return None
pass
pass
return c_point
class Circle:
def __init__(self,point, r):
"""
园的一般式(x-x0)^2+(y-y0)^2=r^2
:param point:圆心坐标
:param r:
"""
self.point = point
self.__r = r
pass
def get_center(self):
return self.point
def get_r(self):
return self.__r
pass
class Rectangle:
def __init__(self, point1, point2):
"""
两点确定一个矩形
:param point1: 第一个矩形
:param point2: 第二个矩形
"""
if abs(point1.get_x() - point2.get_x()) < 1e-6 or abs(point1.get_y() - point2.get_y()) < 1e-6:
print("无法构成矩形，程序退出")
exit(2)
self.__point1 = point1
self.__point2 = point2
pass
def get_point1(self):
return self.__point1
def get_point2(self):
return self.__point2
pass
if __name__ == '__main__':
line_1 = Line(1, 1, -1)
line_2 = Line(1, -1, 0)
print("直线x+y-1与x-y的交点为:",end="")
print(line_1.get_line_point(line_2))
cir = Circle(Point(0,0),1)
print("圆心为（0，0）半径为1的圆与直线x-y=0的交点为：",end="")
p1, p2 = line_2.get_cir_point(cir)
print(p1,p2)
rec = Rectangle(Point(0,0),Point(1,1))
p_1,p_2,p_3,p_4 = line_1.get_rectangle_point(rec)
print("（0，0）与（1，1）构成的矩形与直线x+y-1=0的交点为：",end="")
print(p_1,p_2,p_3,p_4)
pass
希望大家有认真查看代码学习，看到这里我可以告诉你，这是我三个小时临时写出来的东西，大体上没有任何毛病，但是有小bug需要你自己发现，我也不会去改了（不影响运行和部分正确结果），如果你发现了可以告诉我或者写在评论区。这个代码只是提供一个思路。毕竟当时三个小时写完就草草交了作业的代码质量肯定不会太好。