clipper一些数据结构（入门初识（一））

clipper一些数据结构（一）

Clipper库是一个用于执行多边形裁剪（clipping）和偏移（offsetting）操作的开源C++库。在Clipper库中，点和多边形（polygon）是基本的数据结构。Clipper库主要处理的是多边形（polygons）和路径（paths），其中路径可以代表开放的多边形（即折线段）或闭合的多边形。

在Clipper中，路径通常表示为一个点的集合，这些点按照它们在路径上的顺序排列。对于开放路径（折线段），第一个点和最后一个点通常不是相同的；而对于闭合路径（多边形），第一个点和最后一个点是相同的，形成一个闭合的环。

Clipper使用Paths类型来表示一个或多个路径的集合，其中Paths是一个std::vector<std::vector<IntPoint>>。每个内部的std::vector<IntPoint>代表一个单独的路径，而IntPoint是Clipper库定义的一个包含整数坐标（int X, Y;）的点类型。

虽然Clipper没有直接定义一个名为polylines的结构，但可以使用Paths类型来表示折线段的集合。当你创建一个Paths对象并填充它时，每个路径（即每个内部的std::vector<IntPoint>）可以代表一个折线段。只要确保每个折线段的路径起点和终点不重合，它们就会被当作开放路径来处理。

以下是一个使用Clipper中Paths类型来表示折线段的示例：

#include <clipper.hpp>  
#include <vector>  
  
int main() {  
    ClipperLib::Paths polylines; // 创建一个折线段集合（即开放路径集合）  
    ClipperLib::Paths solution;   // 用于存储操作结果的集合  
    ClipperLib::IntPoint pt1(10, 10);  
    ClipperLib::IntPoint pt2(20, 20);  
    ClipperLib::IntPoint pt3(30, 10);  
  
    // 添加一个折线段到polylines集合中  
    polylines.push_back(std::vector<ClipperLib::IntPoint>{pt1, pt2, pt3});  
  
    // 在这里可以执行Clipper的裁剪、偏移等操作...  
    // ...  
  
    // 处理结果将存储在solution中  
  
    return 0;  
}
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在这个示例中，polylines是一个包含单个折线段的Paths对象。这个折线段由三个点pt1、pt2和pt3定义，并且它们按照在折线段上的顺序排列。你可以根据需要向polylines中添加更多的折线段。然后，你可以使用Clipper库提供的函数来对这些折线段进行裁剪、偏移等操作，并将结果存储在solution中。

1、Point（点）

在Clipper中，点通常表示为一个包含两个浮点数（通常是double类型）的结构或类，分别代表点的x坐标和y坐标。具体的实现可能会因Clipper的版本和作者的定制而有所不同，但基本概念是相似的。

例如，一个简单的Point结构可能如下所示：

struct Point {  
    double X;  
    double Y;  
};
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2、Polygon（多边形）

多边形在Clipper中通常表示为一个点的集合（std::vector<Point>或类似的容器）。这些点按照它们在多边形边界上的顺序排列，形成多边形的轮廓。多边形的方向（顺时针或逆时针）对于某些Clipper操作是重要的，因为它决定了多边形的“内部”和“外部”。

例如，一个表示多边形的结构可能如下所示：

#include <vector>  
  
struct Polygon {  
    std::vector<Point> Data;  
};
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或者，如果你直接使用Clipper库提供的类型，你可能会使用Clipper库定义的类型，比如Paths，它是一个std::vector<std::vector>，其中IntPoint是Clipper定义的一个整数坐标点类型。

3、折线段（Polyline）

在Clipper库中，折线段（通常也被称为开路径或线段序列）可以使用与多边形类似的方式来表示，即一个点的集合。Clipper库并不直接区分多边形和折线段；它们都是点的集合。但是，根据这些点如何被使用（例如，作为裁剪操作的输入或输出），以及它们的方向性，可以解释它们代表多边形还是折线段。

如果你想要明确地表示一个折线段而不是闭合的多边形，你需要确保提供的点集合不闭合，即第一个点和最后一个点不是相同的。

在Clipper中执行操作时，可能需要区分开路径（open paths，即折线段）和闭路径（closed paths，即多边形）。这通常是通过在创建路径时确保点的顺序以及是否在操作中指定路径是开还是闭来实现的。例如，在调用Clipper的某些函数时，你可能需要传递一个标志来指示路径是开放的还是闭合的。

术语

1、裁剪 (Clipping)

裁剪通常指的是在二维平面上，将图形在指定区域以外的部分去除掉的过程。在Clipper库中，裁剪操作不仅限于矩形框，还可以是任意多边形，甚至多个多边形。Clipper库支持四种基本的布尔运算：求交（Intersection）、求和（Union）、求异（Difference）、求异或（Xor）。

代码示例（使用Clipper库进行矩形裁剪）：

#include <clipper.hpp>  
#include <vector>  
#include <iostream>  
  
int main() {  
    ClipperLib::Paths subject, clip, solution;  
    ClipperLib::IntPoint pt1(0, 0), pt2(100, 0), pt3(100, 100), pt4(0, 100);  
    subject.push_back(std::vector<ClipperLib::IntPoint>{pt1, pt2, pt3, pt4}); // 创建一个矩形作为被裁剪对象  
  
    ClipperLib::IntPoint rect1(20, 20), rect2(80, 20), rect3(80, 80), rect4(20, 80);  
    clip.push_back(std::vector<ClipperLib::IntPoint>{rect1, rect2, rect3, rect4}); // 创建一个矩形作为裁剪框  
  
    ClipperLib::Clipper clipper;  
    clipper.AddPaths(subject, ClipperLib::ptSubject, true); // 添加被裁剪对象  
    clipper.AddPaths(clip, ClipperLib::ptClip, true); // 添加裁剪框  
    clipper.Execute(ClipperLib::ctIntersection, solution); // 执行求交运算  
  
    // 输出裁剪结果  
    for (const auto& path : solution) {  
        for (const auto& pt : path) {  
            std::cout << "(" << pt.X << ", " << pt.Y << ") ";  
        }  
        std::cout << std::endl;  
    }  
  
    return 0;  
}
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2、路径 (Path)

路径在Clipper库中指的是一系列有序点的集合，用于定义一个轮廓。这个轮廓可以是开放路径（如一条线），也可以是闭合路径（如一个多边形）。

3、线 (Line) 与 Polyline

在Clipper库中，线（Line）和折线段（Polyline）是同义的，指的是具有两个或更多点的开放路径。折线段由一系列的点组成，这些点按照它们在路径上的顺序排列，且起点和终点不重合。

4、轮廓 (Contour)

轮廓与路径是同义的，在Clipper库中，轮廓用于表示图形的外部边界或内部孔洞边界。

5、孔洞/内轮廓 (Hole)

在Clipper库中，孔洞或内轮廓指的是多边形内部的一个闭合区域，这个区域表示该部分不属于该多边形的外部边界。内轮廓通常用于定义复杂多边形的内部空洞。

6、多边形填充规则 (Polygon Filling Rule)

多边形填充规则用于定义在一系列闭合路径中，哪些区域被认为是“内部”，哪些区域被认为是“外部”。Clipper库通常使用“非零环绕规则”（Non-Zero Winding Rule）或“奇偶规则”（Odd-Even Rule）来确定填充区域。

总结