fangmin723 发表于 2022-5-6 08:19:48

LISP、.NET计算两个圆的交点(附带EXCEL)2024.6.11更新

本帖最后由 fangmin723 于 2024-6-11 10:40 编辑

2022.5.9更新:优化当X轴相同时报错!


;;说明:求两圆交点
;;参数:cen1:圆心1
;;参数:r1:半径1
;;参数:cen2:圆心2
;;参数:r2:半径2
;;返回:有交点侧返回交点列表,没有则返回nil
(defun 2ci(cen1 r1 cen2 r2 / a1 a2 a3 b2 b3 c3 cx1 cx2 cy1 cy2 delta x1 x12 x2 y1 y12 y2)
(setq cx1 (car cen1) cy1 (cadr cen1) cx2 (car cen2) cy2 (cadr cen2))
      (cond
                ((and (= cx1 cx2) (/= cy1 cy2))
                        (setq y12 (/ (+ (- (* r1 r1) (* r2 r2)) (- (* cy2 cy2) (* cy1 cy1))) 2.0 (- cy2 cy1)))
                        (setq a3 1 b3 (* -2 cx1) c3 (+ (* (- y12 cy1) (- y12 cy1)) (* cx1 cx1) (* -1.0 r1 r1)))
                        (setq delta (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))
                        (cond
                              ((> delta 0)
                                        (setq x1 (/ (+ (* -1.0 b3) (sqrt (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))) (* 2.0 a3)))
                                        (setq x2 (/ (- (* -1.0 b3) (sqrt (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))) (* 2.0 a3)))
                                        (list (list x1 y12) (list x2 y12))
                              )
                              ((= delta 0) (list (list (/ (* -1.0 b3) (* 2.0 a3)) y12)))
                              (t (princ "\n没有交点!") nil)
                        )
                )
                ((and (/= cx1 cx2) (= cy1 cy2))
                        (setq x12 (/ (+ (- (* r1 r1) (* r2 r2)) (- (* cx2 cx2) (* cx1 cx1))) 2.0 (- cx2 cx1)))
                        (setq a3 1 b3 (* -2 cy1) c3 (+ (* (- x12 cx1) (- x12 cx1)) (* cy1 cy1) (* -1.0 r1 r1)))
                        (setq delta (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))
                        (cond
                              ((> delta 0)
                                        (setq y1 (/ (+ (* -1.0 b3) (sqrt (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))) (* 2.0 a3)))
                                        (setq y2 (/ (- (* -1.0 b3) (sqrt (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))) (* 2.0 a3)))
                                        (list (list x12 y1) (list x12 y2))
                              )
                              ((= delta 0) (list (list x12 (/ (* -1.0 b3) (* 2.0 a3)))))
                              (t (princ "\n没有交点!") nil)
                        )
                )
                ((and (= cx1 cx2) (= cy1 cy2))
                        (cond
                              ((= r1 r2) (alert "\n同一个圆求交点,怕不是个傻子吧你!"))
                              (t (alert "\n同心圆求交点,你没毛病吧!"))
                        )
                        nil
                )
                (t
                        (setq a1 (+ (- (* r1 r1) (* r2 r2)) (- (* cx2 cx2) (* cx1 cx1)) (- (* cy2 cy2) (* cy1 cy1))))
                        (setq a2 (/ a1 2.0 (- cy2 cy1)))
                        (setq b2 (/ (* 1.0 (- cx2 cx1)) (- cy2 cy1)))
                        (setq a3 (+ 1.0 (* b2 b2)))
                        (setq b3 (* -1 (+ (* 2.0 cx1) (* 2.0 (- a2 cy1) b2))))
                        (setq c3 (- (+ (* cx1 cx1) (* (- a2 cy1) (- a2 cy1))) (* r1 r1)))
                        (setq delta (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))
                        (cond
                              ((> delta 0)
                                        (setq x1 (/ (+ (* -1.0 b3) (sqrt (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))) (* 2.0 a3)))
                                        (setq x2 (/ (- (* -1.0 b3) (sqrt (- (* b3 b3) (* 4.0 a3 c3)))) (* 2.0 a3)))
                                        (setq y1 (- a2 (* b2 x1)))
                                        (setq y2 (- a2 (* b2 x2)))
                                        (list (list x1 y1) (list x2 y2))
                              )
                              ((= delta 0) (list (list (setq x1 (/ (* -1.0 b3) (* 2.0 a3))) (- a2 (* b2 x1)))))
                              (t (princ "\n没有交点!") nil)
                        )
                )
      )
)

(2ci (list 100.0 100.0) 50 (list 120.0 30.0) 70.0)

((149.569 93.4483) (61.3745 68.2499))

2024.6.11新增:.NET方式求交:

/// <summary>
/// 数学方式求两圆交点
/// </summary>
/// <param name="center1">圆心1</param>
/// <param name="radius1">半径1</param>
/// <param name="center2">圆心2</param>
/// <param name="radius2">半径2</param>
/// <returns>两圆焦点集合</returns>
public static List<Point3d> CircleInsert(this Point3d center1, double radius1, Point3d center2, double radius2)
{
    //两圆同心
    if ((center1.X - center2.X).Abs() <= 1e-8 && (center1.Y - center2.Y).Abs() <= 1e-8 && (center1.Z - center2.Z).Abs() <= 1e-8)
      return [];
    //两圆相离或大圆包含小圆
    if (center1.DistanceTo(center2) > radius1 + radius2 || (center1.DistanceTo(center2) + radius1.Min(radius2)) < radius1.Max(radius2))
      return [];
    var centerX1 = center1.X;
    var centerY1 = center1.Y;
    var centerX2 = center2.X;
    var centerY2 = center2.Y;
    if (centerX1 == centerX2 && centerY1 != centerY2)
    {
      var resultY = (radius1.Pow() - radius2.Pow() + (centerY2.Pow() - centerY1.Pow())) / 2.0 / (centerY2 - centerY1);
      var argA = 1.0;
      var argB = -2 * centerX1;
      var argC = centerX1.Pow() + (resultY - centerY1).Pow() - radius1.Pow();
      var delta = argB.Pow() - (4.0 * argA * argC);
      return delta switch
      {
            > 0 =>
            [
                new(((-1 * argB ) + delta.Sqrt()) / 2.0 / argA, resultY, 0),
                new(((-1 * argB ) - delta.Sqrt()) / 2.0 / argA, resultY, 0)
            ],
            0 => ,
            _ => [],
      };
    }
    else if (centerX1 != centerX2 && centerY1 == centerY2)
    {
      var resultX = (radius1.Pow() - radius2.Pow() + (centerX2.Pow() - centerX1.Pow())) / 2.0 / (centerX2 - centerX1);
      var argA = 1.0;
      var argB = -2 * centerY1;
      var argC = centerY1.Pow() + (resultX - centerX1).Pow() - radius1.Pow();
      var delta = argB.Pow() - (4.0 * argA * argC);
      return delta switch
      {
            > 0 =>
            [
                new( resultX,((-1 * argB ) + delta.Sqrt()) / 2.0 / argA, 0),
                new( resultX,((-1 * argB ) - delta.Sqrt()) / 2.0 / argA, 0)
            ],
            0 => ,
            _ => [],
      };
    }
    else
    {
      var argA1 = radius1.Pow() - radius2.Pow() + (centerX2.Pow() - centerX1.Pow()) + (centerY2.Pow() - centerY1.Pow());
      var argA2 = argA1 / 2.0 / (centerY2 - centerY1);
      var argB2 = (centerX2 - centerX1) / (centerY2 - centerY1);
      var argA3 = 1 + argB2.Pow();
      var argB3 = -2 * (centerX1 + (argA2 - centerY1) * argB2);
      var argC3 = centerX1.Pow() + (argA2 - centerY1).Pow() - radius1.Pow();
      var delta = argB3.Pow() - (4.0 * argA3 * argC3);
      if (delta > 0)
      {
            var x1 = ((-1 * argB3) + delta.Sqrt()) / 2.0 / argA3;
            var x2 = ((-1 * argB3) - delta.Sqrt()) / 2.0 / argA3;
            var y1 = argA2 - (argB2 * x1);
            var y2 = argA2 - (argB2 * x2);
            return ;
      }
      else if (delta == 0)
      {
            var x1 = (-1 * argB3) / 2.0 / argA3;
            var y1 = argA2 - (argB2 * x1);
            return ;
      }
      else return [];
    }
}
.NET方式求交所用扩展方法:

      /// <summary>
      /// 获取最小值
      /// </summary>
      /// <param name="value">数值参数</param>
      /// <param name="ints">数值参数,可变</param>
      /// <returns>最小值</returns>
      public static int Min(this int value, params int[] ints)
      {
            return Math.Min(value, ints.Min());
      }

      /// <summary>
      /// 获取最大值
      /// </summary>
      /// <param name="value">数值参数</param>
      /// <param name="ints">数值参数,可变</param>
      /// <returns>最大值</returns>
      public static int Max(this int value, params int[] ints)
      {
            return Math.Max(value, ints.Max());
      }

      /// <summary>
      /// 获取最小值
      /// </summary>
      /// <param name="value">数值参数</param>
      /// <param name="doubles">数值参数,可变</param>
      /// <returns>最小值</returns>
      public static double Min(this double value, params double[] doubles)
      {
            return Math.Min(value, doubles.Min());
      }

      /// <summary>
      /// 获取最大值
      /// </summary>
      /// <param name="value">数值参数</param>
      /// <param name="doubles">数值参数,可变</param>
      /// <returns>最大值</returns>
      public static double Max(this double value, params double[] doubles)
      {
            return Math.Max(value, doubles.Max());
      }

      /// <summary>
      /// 返回双精度浮点数字的绝对值。
      /// </summary>
      /// <param name="value">大于或等于 Double.MinValue 但小于或等于 Double.MaxValue 的数字</param>
      /// <returns>双精度浮点数 x,使 0 ≤ x ≤ Double.MaxValue</returns>
      public static double Abs(this double value) => Math.Abs(value);

      /// <summary>
      /// 返回指定数字的指定次幂
      /// </summary>
      /// <param name="x">要乘幂的双精度浮点数</param>
      /// <param name="y">指定幂的双精度浮点数,默认:2</param>
      /// <returns>数字 x 的 y 次幂</returns>
      public static double Pow(this double x, double y = 2) => Math.Pow(x, y);

      /// <summary>
      /// 返回指定数字的平方根
      /// </summary>
      /// <param name="d">将查找其平方根的数字</param>
      /// <returns>
      /// <code>
      /// d为零或正数 => d 的正平方根
      /// d为负数    => NaN
      /// d等于NaN   => NaN
      /// d等于PositiveInfinity => PositiveInfinity
      /// </code>
      /// </returns>
      public static double Sqrt(this double d) => Math.Sqrt(d);


fangmin723 发表于 2022-5-9 20:36:47

5月9日优化更新

宁静港湾 发表于 2022-5-10 07:53:55

不知有何用处,谢谢大神分享,

p-3-ianlcc 发表于 2022-5-10 09:19:26

不错的构想,谢谢大神的分享!下载来学习一下

fangmin723 发表于 2022-5-10 16:12:03

宁静港湾 发表于 2022-5-10 07:53
不知有何用处,谢谢大神分享,

何用,用处大着呢,当你想求两个圆的交点时,你一般会怎么做,先通过函数绘制出两个圆,然后再用交点函数处理,然后再转表,如果不需要圆的时候还得删除,在不需要圆的情况下,这种直接纯数学的方式更为简便!

guosheyang 发表于 2022-5-11 10:26:22

感谢大佬共享!

magicheno 发表于 2023-6-18 23:59:46

感谢大佬分享,学习了

fangmin723 发表于 2024-6-11 10:34:18

2024.6.11:新增.NET方式求交:
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