JAVA中怎么實現一個掃描線算法

JAVA中怎么實現一個掃描線算法，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

對于掃描線的實現過程，我只在這里大概講下書本上的內容（自己去看），主要還是講一下自己實現時算法的改動和實現方法。

掃描線算法：顧名思義，就是從Ymin開始掃描，然后構建出NET，之后根據NET建立AET。

貼個圖：

實現的時候首先是構造NET，因為對于java來說不能像c++一樣直接用指針所以我用對象數組和Node類（如下代碼）構造了類似數組+指針的數據結構。在實現了NET后開始通過NET實現AET，在這里我改變了一種實現方式，教科書上是一次次遍歷掃描線，然后將NET插入AET后進行排序等一系列操作，而我因為是自己寫的數據結構，如果說再建個表按書上的方式來最后還得自己實現鏈表排序等一系列操作。所以我這里直接用一個包含Arraylist的對象數組代替了。我的方法是：直接從NET開始遍歷每個節點，得到節點后將它以及它自己之后會引申出的插入AET的節點（比如當前掃描線y=0 節點 X:1 dx:-1 Ymax:3 那之后會插入AET的就是 0 -1 1 和 -1 -1 2 ）將這些節點不論順序的先插入AET對應掃描線位置的對象數組的list中，將NET中節點全部遍歷完之后再最后對AET中每個對象數組的list進行排序。最后得到了NET在進行打印。

貼個代碼（僅供參考學習交流）：

package PolygonScanningAndFilling;public class Node {    //新編表記錄x,dx,yMax  public int x;  public float dx;  public int yMax;  public Node next;  public int ymin;  public Node(int x, int dx, int yMax){    this.x=x;    this.dx=dx;    this.yMax=yMax;  }  public void getYmin(int Ymin){    this.ymin=Ymin;  }}package PolygonScanningAndFilling;import java.util.ArrayList;import java.util.Collections;import java.util.List;public class classAndArray {  public List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  public classAndArray(){  }  public void listSort() {    Collections.sort(list);  }}package PolygonScanningAndFilling;import java.util.Iterator;import java.util.Timer;import java.util.TimerTask;import javax.swing.*;import java.awt.*;import java.awt.event.ActionEvent;import java.awt.event.ActionListener;import java.awt.event.KeyEvent;import java.awt.event.KeyListener;import java.awt.event.MouseAdapter;import java.awt.event.MouseEvent;import java.io.IOException;public class PolygonScanning extends JPanel {  static int X0;  static int Y0;  static int X1;  static int Y1;  static int a[]=new int [10];    //保存點擊的10個x坐標  static int b[]=new int [10];    //保存點擊的10個y坐標  static int index=0;  static int time=0;    @Override  protected void paintComponent(Graphics g) {    super.paintComponent(g);    this.addMouseListener(new MouseAdapter() {           public void mouseExited(MouseEvent e) {          time++;          repaint();        }     });    Graphics2D g2d = (Graphics2D)g;    int Ymax=0;    for(int i=0;i<b.length;i++)    {      if(Ymax<b[i])        Ymax=b[i];      }    // System.out.println("Ymax"+Ymax);    /*     * 畫出多邊形     */       int Sum=0;       for(;Sum<=index;Sum++) {         if(Sum==index-1)          {             g2d.drawLine(a[Sum], b[Sum], a[0],b[0]);             break;          }         else              {            g2d.drawLine(a[Sum], b[Sum], a[Sum+1],b[Sum+1]);            }       }      if(time!=0) {       Node [] head =new Node [Ymax];    //建立對應掃描邊數的鏈表長度       for(int i=0;i<index-1;i++)       {         if(b[i]<b[i+1])          //從第一個點開始若前一個點小于后一個點         {           if(head[b[i]]==null)             head[b[i]]=new Node(0,0,0);             head[b[i]].ymin=b[i];             if(head[b[i]].next==null)    //該點是第一個插入的節點               {                   head[b[i]].next=new Node(0,0,0);                 head[b[i]].next.x=a[i];                 head[b[i]].next.dx=(float)(a[i]-a[i+1])/(b[i]-b[i+1]);                 head[b[i]].next.yMax=b[i+1];    //ymax為后一點的y               }             else {                //該點不是第一個插入的節點                   if(head[b[i]].next.next==null)                   head[b[i]].next.next=new Node(0,0,0);                   if((float)(a[i]-a[i+1])/(b[i]-b[i+1])<head[b[i]].next.dx)  //當前插入x比之前存在的節點x小                   {                     head[b[i]].next.next.x=head[b[i]].next.x;                     head[b[i]].next.next.dx=head[b[i]].next.dx;                     head[b[i]].next.next.yMax=head[b[i]].next.yMax;                     head[b[i]].next.x=a[i];                     head[b[i]].next.dx=(float)(a[i]-a[i+1])/(b[i]-b[i+1]);                     head[b[i]].next.yMax=b[i+1];                   }                   else                   {                     head[b[i]].next.next.x=a[i];                     head[b[i]].next.next.dx=(float)(a[i]-a[i+1])/(b[i]-b[i+1]);                     head[b[i]].next.next.yMax=b[i+1];                   }               }         }         else         {             if(head[b[i+1]]==null)           head[b[i+1]]=new Node(0,0,0);           head[b[i+1]].ymin=b[i+1];           if(head[b[i+1]].next==null)    //該點是第一個插入的節點           {               head[b[i+1]].next=new Node(0,0,0);             head[b[i+1]].next.x=a[i+1];             head[b[i+1]].next.dx=(float)(a[i]-a[i+1])/(b[i]-b[i+1]);             head[b[i+1]].next.yMax=b[i];    //ymax為后一點的y           }           else {                //該點不是第一個插入的節點               if(head[b[i+1]].next.next==null)                 head[b[i+1]].next.next=new Node(0,0,0);               if((float)(a[i]-a[i+1])/(b[i]-b[i+1])<head[b[i+1]].next.dx)  //當前插入x比之前存在的節點x小               {                 head[b[i+1]].next.next.x=head[b[i+1]].next.x;                 head[b[i+1]].next.next.dx=(float)head[b[i+1]].next.dx;                 head[b[i+1]].next.next.yMax=head[b[i+1]].next.yMax;                 head[b[i+1]].next.x=a[i+1];                 head[b[i+1]].next.dx=(float)(a[i]-a[i+1])/(b[i]-b[i+1]);                 head[b[i+1]].next.yMax=b[i];               }               else               {                 head[b[i+1]].next.next.x=a[i+1];                 head[b[i+1]].next.next.dx=(float)(a[i]-a[i+1])/(b[i]-b[i+1]);                 head[b[i+1]].next.next.yMax=b[i];               }           }         }       }       if(index>0)       {  if(b[0]<b[index-1])          //從第一個點到最后一個點         {           if(head[b[0]]==null)             head[b[0]]=new Node(0,0,0);             head[b[0]].ymin=b[0];             if(head[b[0]].next==null)    //該點是第一個插入的節點               {                   head[b[0]].next=new Node(0,0,0);                 head[b[0]].next.x=a[0];                 head[b[0]].next.dx=(float)(a[0]-a[index-1])/(b[0]-b[index-1]);                 head[b[0]].next.yMax=b[index-1];    //ymax為后一點的y               }             else {                //該點不是第一個插入的節點                 if(head[b[0]].next.next==null)                   head[b[0]].next.next=new Node(0,0,0);                   if((float)(a[0]-a[index-1])/(b[0]-b[index-1])<head[b[0]].next.dx)  //當前插入x比之前存在的節點x小                   {                     head[b[0]].next.next.x=head[b[0]].next.x;                     head[b[0]].next.next.dx=head[b[0]].next.dx;                     head[b[0]].next.next.yMax=head[b[0]].next.yMax;                     head[b[0]].next.x=a[0];                     head[b[0]].next.dx=(float)(a[0]-a[index-1])/(b[0]-b[index-1]);                     head[b[0]].next.yMax=b[index-1];                   }                   else                   {                     head[b[0]].next.next.x=a[0];                     head[b[0]].next.next.dx=(float)(a[0]-a[index-1])/(b[0]-b[index-1]);                     head[b[0]].next.next.yMax=b[index-1];                   }               }         }         else         {             if(head[b[index-1]]==null)           head[b[index-1]]=new Node(0,0,0);           head[b[index-1]].ymin=b[index-1];           if(head[b[index-1]].next==null)    //該點是第一個插入的節點           {               head[b[index-1]].next=new Node(0,0,0);             head[b[index-1]].next.x=a[index-1];             head[b[index-1]].next.dx=(float)(a[0]-a[index-1])/(b[0]-b[index-1]);             head[b[index-1]].next.yMax=b[0];    //ymax為后一點的y           }           else {                //該點不是第一個插入的節點               if(head[b[index-1]].next.next==null)               head[b[index-1]].next.next=new Node(0,0,0);               if((float)(a[0]-a[index-1])/(b[0]-b[index-1])<head[b[index-1]].next.dx)  //當前插入x比之前存在的節點x小               {                 head[b[index-1]].next.next.x=head[b[index-1]].next.x;                 head[b[index-1]].next.next.dx=head[b[index-1]].next.dx;                 head[b[index-1]].next.next.yMax=head[b[index-1]].next.yMax;                 head[b[index-1]].next.x=a[index-1];                 head[b[index-1]].next.dx=(float)(a[0]-a[index-1])/(b[0]-b[index-1]);                 head[b[index-1]].next.yMax=b[0];               }               else               {                 head[b[index-1]].next.next.x=a[index-1];                 head[b[index-1]].next.next.dx=(float)(a[0]-a[index-1])/(b[0]-b[index-1]);                 head[b[index-1]].next.next.yMax=b[0];               }           }         }       }     for(int i=0;i<Ymax;i++)       if(head[i]!=null)         while(head[i].next!=null)         {  System.out.println("新編表y"+head[i].ymin+"新編表x"+head[i].next.x+"新編表dx"+head[i].next.dx+"新編表yMax"+head[i].next.yMax);           if(head[i].next.next!=null)           {             System.out.println("多的"+"新編表y"+head[i].ymin+"新編表x"+head[i].next.next.x+"新編表dx"+head[i].next.next.dx+"新編表yMax"+head[i].next.next.yMax);           }           break;         }     int YMIN=b[0];    for(int i=0;i<b.length;i++)    {      if(YMIN>b[i]&&b[i]!=0)        YMIN=b[i];    }    classAndArray [] ca=new classAndArray [Ymax];    for(int i=YMIN;i<Ymax;i++)        ca[i]=new classAndArray();    //一個點一個點的全裝入ca中再排序打印出點      for(int i=0;i<Ymax;i++)       {          if(head[i]!=null)           if(head[i].next!=null)           {               //System.out.println("新編表y"+head[i].ymin+"新編表x"+head[i].next.x+"新編表dx"+head[i].next.dx+"新編表yMax"+head[i].next.yMax);               for(int j=head[i].ymin;j<head[i].next.yMax;j++)               {                 ca[i+j-head[i].ymin].list.add(head[i].next.x+(int)(0.5+((j-head[i].ymin)*head[i].next.dx)));                 //System.out.print("ca[i+j-head[i].ymin]為"+(i+j-head[i].ymin)+"值為"+ca[i+j-head[i].ymin].list.toString());                 //System.out.println("Ymin為"+i+" x為"+(head[i].next.x+(j-head[i].ymin)*head[i].next.dx));               }             if(head[i].next.next!=null)             {               for(int j=head[i].ymin;j<head[i].next.next.yMax;j++)               {                 ca[i+j-head[i].ymin].list.add(head[i].next.next.x+(int)(0.5+(j-head[i].ymin)*head[i].next.next.dx));                 //System.out.print("next中ca[i+j-head[i].ymin]為"+(i+j-head[i].ymin)+"值為"+ca[i+j-head[i].ymin].list.toString());                 //System.out.println("Ymin為"+i+" x為"+head[i].next.next.x+(j-head[i].ymin)*head[i].next.next.dx);               }               //System.out.println("多的"+"新編表y"+head[i].ymin+"新編表x"+head[i].next.next.x+"新編表dx"+head[i].next.next.dx+"新編表yMax"+head[i].next.next.yMax);             }           }       }//       for(int i=YMIN;i<Ymax;i++)        {        ca[i].listSort();       for (int j = 0; j < ca[i].list.size(); j++) {             if(j%2==0||(j==0))             {               g2d.drawLine(ca[i].list.get(j), i, ca[i].list.get(j+1), i);             }           }        System.out.println(ca[i].list.toString());      }        }  }    private static void createAndShowGUI() {    JFrame frame = new JFrame();     frame.setLocationRelativeTo(null);    frame.setLayout(null);    JPanel jp=new JPanel();      frame.setContentPane(jp);     frame.setVisible(true);     frame.addMouseListener(new MouseAdapter() {        });    jp.addMouseListener(new MouseAdapter() {        public void mouseClicked(MouseEvent e) {          if(e.getButton() == e.BUTTON1)          {a[index]=e.getX();          b[index]=e.getY();          System.out.println("坐標為("+a[index]+","+b[index]+")");          index++;              frame.setVisible(true);          }                    if(e.getButton() == e.BUTTON3)          {                        frame.setContentPane(new PolygonScanning());            frame.setVisible(true);          }        }    }        );   frame.setSize(600, 600);    frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);    frame.setLocationRelativeTo(null);    frame.setVisible(true);  }  public static void main(String[] args) throws IOException {    createAndShowGUI();  }}

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