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多边形面积符号怎样反映顶点绕行方向:八组凹边界的绕行方向与面积·练习08

2026-11-01

地图区域的边界点按不同方向走一圈,带符号面积会改变正负,但实际覆盖面积不会因此变成负数。用一个矩形挖去上边凹口的例子,可以同时核对边界公式和直观分块。

本篇使用一组可以手算或逐行复查的虚构游戏记录。先读清操作顺序与边界,再看完整过程;它不是某一款现有游戏的隐藏公式,也不要求读者安装工具。

规则与输入

坐标横向右、纵向上,八个顶点组成没有自交的凹多边形。按给定顺序将相邻点的横纵交叉乘积作差并求和,最后除二得到带符号面积;最后一点必须接回第一点。另比较倒序顶点。

八组外框上边带矩形凹口的独立边界,均包含闭合的最后一条边。

逐步计算与结果

第1组外框9×7,凹口宽1、深6,平移[-7, -1],顶点[[-7, 6], [-1, 6], [-1, 0], [0, 0], [0, 6], [2, 6], [2, -1], [-7, -1]]。逐边交叉差[-36, 6, 0, 0, -12, -14, -9, -49],合计-114,带符号面积-57,倒序为57,实际面积57。

第2组外框9×6,凹口宽1、深2,平移[-9, 4],顶点[[-9, 10], [-4, 10], [-4, 8], [-3, 8], [-3, 10], [0, 10], [0, 4], [-9, 4]]。逐边交叉差[-50, 8, -8, -6, -30, 0, 36, -54],合计-104,带符号面积-52,倒序为52,实际面积52。

第3组外框14×5,凹口宽2、深2,平移[-4, 7],顶点[[-4, 12], [7, 12], [7, 10], [9, 10], [9, 12], [10, 12], [10, 7], [-4, 7]]。逐边交叉差[-132, -14, -20, 18, -12, -50, 98, -20],合计-132,带符号面积-66,倒序为66,实际面积66。

第4组外框11×11,凹口宽6、深4,平移[6, 7],顶点[[6, 18], [10, 18], [10, 14], [16, 14], [16, 18], [17, 18], [17, 7], [6, 7]]。逐边交叉差[-72, -40, -84, 64, -18, -187, 77, 66],合计-194,带符号面积-97,倒序为97,实际面积97。

第5组外框12×12,凹口宽1、深5,平移[8, -6],顶点[[8, -6], [20, -6], [20, 6], [13, 6], [13, 1], [12, 1], [12, 6], [8, 6]]。逐边交叉差[72, 240, 42, -65, 1, 60, 24, -96],合计278,带符号面积139,倒序为-139,实际面积139。

第6组外框11×9,凹口宽5、深5,平移[-5, -3],顶点[[-5, -3], [6, -3], [6, 6], [2, 6], [2, 1], [-3, 1], [-3, 6], [-5, 6]]。逐边交叉差[33, 54, 24, -10, 5, -15, 12, 45],合计148,带符号面积74,倒序为-74,实际面积74。

第7组外框14×11,凹口宽3、深3,平移[-2, -2],顶点[[-2, -2], [12, -2], [12, 9], [9, 9], [9, 6], [6, 6], [6, 9], [-2, 9]]。逐边交叉差[28, 132, 27, -27, 18, 18, 72, 22],合计290,带符号面积145,倒序为-145,实际面积145。

第8组外框8×11,凹口宽1、深10,平移[1, -9],顶点[[1, 2], [4, 2], [4, -8], [5, -8], [5, 2], [9, 2], [9, -9], [1, -9]]。逐边交叉差[-6, -40, 8, 50, -8, -99, -72, 11],合计-156,带符号面积-78,倒序为78,实际面积78。

逐组用外框减凹口核验绝对面积,正负只随绕行方向变化,平移不增加或减少覆盖。

怎样独立复核

不使用边界求和,直接用外矩形面积减去凹口矩形面积,应该等于带符号面积绝对值。倒序只改变符号,平移全部点不改变面积;这些是本例的独立交叉检查。

很多图像坐标的纵轴向下,视觉顺逆时针的解释会反过来,应先说明坐标约定。自交边界需要额外定义填充规则,不能直接拿这里的绝对值当作任何复杂路径的覆盖面积。

练习时可以只改变一个输入,再预测哪一步会最先改变。保留中间记录,检查空状态、相等数值和刚好落在边界的情况。最终结果碰巧相同,并不能证明两个过程等价;反过来,采用不同规则得出不同结果,也不应立即视作程序故障。