Sutherland Hodgman 多边形裁剪算法

Question

Sutherland hodgeman 多边形裁剪算法是我们感兴趣的地方，即裁剪或仅获取给定多边形的某些特定部分。我知道剪辑的概念，并且在网上看到了以下代码：

#include <stdio.h>
#include <graphics.h>
#include <conio.h>
#include <math.h>
#include <process.h>
#define TRUE 1
#define FALSE 0
typedef unsigned int outcode;
outcode CompOutCode(float x,float y);
enum  {  TOP = 0x1,
BOTTOM = 0x2,
RIGHT = 0x4,
LEFT = 0x8
};
float xmin,xmax,ymin,ymax;
void clip(float x0,float y0,float x1,float y1)
{
outcode outcode0,outcode1,outcodeOut;
int accept = FALSE,done = FALSE;
outcode0 = CompOutCode(x0,y0);
outcode1 = CompOutCode(x1,y1);
do
{
    if(!(outcode0|outcode1))
    {
        accept = TRUE;
        done = TRUE;
    }
    else
    if(outcode0 & outcode1)
        done = TRUE;
    else
    {
        float x,y;
        outcodeOut = outcode0?outcode0:outcode1;
        if(outcodeOut & TOP)
        {
            x = x0+(x1-x0)*(ymax-y0)/(y1-y0);
            y = ymax;
        }
        else if(outcodeOut & BOTTOM)
        {
            x = x0+(x1-x0)*(ymin-y0)/(y1-y0);
            y = ymin;
        }
        else if(outcodeOut & RIGHT)
        {
            y = y0+(y1-y0)*(xmax-x0)/(x1-x0);
            x = xmax;
        }
        else
        {
            y = y0+(y1-y0)*(xmin-x0)/(x1-x0);
            x = xmin;
        }
        if(outcodeOut==outcode0)
        {
            x0 = x;
            y0 = y;
            outcode0 = CompOutCode(x0,y0);
        }
        else
        {
            x1 = x;
            y1 = y;
            outcode1 = CompOutCode(x1,y1);
          }
    }
}while(done==FALSE);
if(accept)
    line(x0,y0,x1,y1);
outtextxy(150,20,"POLYGON AFTER CLIPPING");
rectangle(xmin,ymin,xmax,ymax);
}
outcode CompOutCode(float x,float y)
{
    outcode code = 0;
    if(y>ymax)
        code|=TOP;
    else if(y<ymin)
            code|=BOTTOM;
    if(x>xmax)
        code|=RIGHT;
    else if(x<xmin)
        code|=LEFT;
    return code;
}
void main( )
{
float x1,y1,x2,y2;
/* request auto detection */
int gdriver = DETECT, gmode, n,poly[14],i;
clrscr( );
printf("Enter the no of sides of polygon:");
scanf("%d",&n);
printf("\nEnter the coordinates of polygon\n");
for(i=0;i<2*n;i++)
{
    scanf("%d",&poly[i]);
}
poly[2*n]=poly[0];
poly[2*n+1]=poly[1];
printf("Enter the rectangular coordinates of clipping window\n");
scanf("%f%f%f%f",&xmin,&ymin,&xmax,&ymax);
/* initialize graphics and local variables */
initgraph(&gdriver, &gmode, "c:\\tc\\bgi");

outtextxy(150,20,"POLYGON BEFORE CLIPPING");
drawpoly(n+1,poly);
rectangle(xmin,ymin,xmax,ymax);
getch( );
cleardevice( );
for(i=0;i<n;i++)
clip(poly[2*i],poly[(2*i)+1],poly[(2*i)+2],poly[(2*i)+3]);
getch( );
restorecrtmode( );
}

代码写得很好，但我在理解代码中定义的 clip 函数方面遇到了真正的问题。由于我是 C 新手，所以我无法弄清楚，有人可以解释一下 clip 函数中涉及的算法吗？

Answer 1

您提供的算法不是针对任意多边形进行裁剪的 Sutherland-Hodgman-Algorithm，而是针对矩形视口进行裁剪的 Cohen-Sutherland-Algorithm。该代码片段似乎直接取自相应的维基百科文章。那篇文章解释了该算法，还逐步解释了代码示例，因为他们的版本包含许多有用的注释。主要思想是使用 4 位代码对线端点相对于视口的位置进行分类，这使得实际的剪切可以基于简单的按位运算来实现。

假设您了解基本的编程结构（如循环、if、...）、基本算术和算法的基本工作原理（也许在维基百科的帮助下），那么理解代码示例的关键是记住： C 运算符 | 和 & 实现按位运算。

如果您确实正在寻找 Sutherland-Hodgman-Algorithm 来裁剪任意多边形，那么请完全忘记此代码示例。您获得它的来源要么错误地将其归因于 Sutherland-Hodgman-Algorithm，要么您误解了它，因为这两种算法都归因于 Ivan Sutherland，但它们是根本不同的算法。