mbcp/docs/api/mp_math/line.md
2024-08-28 20:33:31 +08:00

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title: mbcp.mp_math.line
---
### ***class*** `Line3`
- #### *def* `__init__(self, point: 'Point3', direction: 'Vector3')`
三维空间中的直线。由一个点和一个方向向量确定。
参数:
point: 直线上的一点
direction: 直线的方向向量
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def __init__(self, point: 'Point3', direction: 'Vector3'):
"""
三维空间中的直线。由一个点和一个方向向量确定。
Args:
point: 直线上的一点
direction: 直线的方向向量
"""
self.point = point
self.direction = direction
```
</details>
- #### *def* `approx(self, other: 'Line3', epsilon: float = APPROX)`
判断两条直线是否近似相等。
参数:
other: 另一条直线
epsilon: 误差
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def approx(self, other: 'Line3', epsilon: float=APPROX) -> bool:
"""
判断两条直线是否近似相等。
Args:
other: 另一条直线
epsilon: 误差
Returns:
是否近似相等
"""
return self.is_approx_parallel(other, epsilon) and (self.point - other.point).is_approx_parallel(self.direction, epsilon)
```
</details>
- #### *def* `cal_angle(self, other: 'Line3')`
计算直线和直线之间的夹角。
参数:
other: 另一条直线
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def cal_angle(self, other: 'Line3') -> 'AnyAngle':
"""
计算直线和直线之间的夹角。
Args:
other: 另一条直线
Returns:
夹角弧度
Raises:
TypeError: 不支持的类型
"""
return self.direction.cal_angle(other.direction)
```
</details>
- #### *def* `cal_distance(self, other: 'Line3 | Point3')`
计算直线和直线或点之间的距离。
参数:
other: 平行直线或点
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def cal_distance(self, other: 'Line3 | Point3') -> float:
"""
计算直线和直线或点之间的距离。
Args:
other: 平行直线或点
Returns:
距离
Raises:
TypeError: 不支持的类型
"""
if isinstance(other, Line3):
if self == other:
return 0
elif self.is_parallel(other):
return (other.point - self.point).cross(self.direction).length / self.direction.length
elif not self.is_coplanar(other):
return abs(self.direction.cross(other.direction) @ (self.point - other.point) / self.direction.cross(other.direction).length)
else:
return 0
elif isinstance(other, Point3):
return (other - self.point).cross(self.direction).length / self.direction.length
else:
raise TypeError('Unsupported type.')
```
</details>
- #### *def* `cal_intersection(self, other: 'Line3')`
计算两条直线的交点。
参数:
other: 另一条直线
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def cal_intersection(self, other: 'Line3') -> 'Point3':
"""
计算两条直线的交点。
Args:
other: 另一条直线
Returns:
交点
Raises:
ValueError: 直线平行
ValueError: 直线不共面
"""
if self.is_parallel(other):
raise ValueError('Lines are parallel and do not intersect.')
if not self.is_coplanar(other):
raise ValueError('Lines are not coplanar and do not intersect.')
return self.point + self.direction.cross(other.direction) @ other.direction.cross(self.point - other.point) / self.direction.cross(other.direction).length ** 2 * self.direction
```
</details>
- #### *def* `cal_perpendicular(self, point: 'Point3')`
计算直线经过指定点p的垂线。
参数:
point: 指定点
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def cal_perpendicular(self, point: 'Point3') -> 'Line3':
"""
计算直线经过指定点p的垂线。
Args:
point: 指定点
Returns:
垂线
"""
return Line3(point, self.direction.cross(point - self.point))
```
</details>
- #### *def* `get_point(self, t: RealNumber)`
获取直线上的点。同一条直线但起始点和方向向量不同则同一个t对应的点不同。
参数:
t: 参数t
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def get_point(self, t: RealNumber) -> 'Point3':
"""
获取直线上的点。同一条直线但起始点和方向向量不同则同一个t对应的点不同。
Args:
t: 参数t
Returns:
"""
return self.point + t * self.direction
```
</details>
- #### *def* `get_parametric_equations(self)`
获取直线的参数方程。
返回:
x(t), y(t), z(t)
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def get_parametric_equations(self) -> tuple[OneSingleVarFunc, OneSingleVarFunc, OneSingleVarFunc]:
"""
获取直线的参数方程。
Returns:
x(t), y(t), z(t)
"""
return (lambda t: self.point.x + self.direction.x * t, lambda t: self.point.y + self.direction.y * t, lambda t: self.point.z + self.direction.z * t)
```
</details>
- #### *def* `is_approx_parallel(self, other: 'Line3', epsilon: float = 1e-06)`
判断两条直线是否近似平行。
参数:
other: 另一条直线
epsilon: 误差
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def is_approx_parallel(self, other: 'Line3', epsilon: float=1e-06) -> bool:
"""
判断两条直线是否近似平行。
Args:
other: 另一条直线
epsilon: 误差
Returns:
是否近似平行
"""
return self.direction.is_approx_parallel(other.direction, epsilon)
```
</details>
- #### *def* `is_parallel(self, other: 'Line3')`
判断两条直线是否平行。
参数:
other: 另一条直线
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def is_parallel(self, other: 'Line3') -> bool:
"""
判断两条直线是否平行。
Args:
other: 另一条直线
Returns:
是否平行
"""
return self.direction.is_parallel(other.direction)
```
</details>
- #### *def* `is_collinear(self, other: 'Line3')`
判断两条直线是否共线。
参数:
other: 另一条直线
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def is_collinear(self, other: 'Line3') -> bool:
"""
判断两条直线是否共线。
Args:
other: 另一条直线
Returns:
是否共线
"""
return self.is_parallel(other) and (self.point - other.point).is_parallel(self.direction)
```
</details>
- #### *def* `is_point_on(self, point: 'Point3')`
判断点是否在直线上。
参数:
point: 点
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def is_point_on(self, point: 'Point3') -> bool:
"""
判断点是否在直线上。
Args:
point: 点
Returns:
是否在直线上
"""
return (point - self.point).is_parallel(self.direction)
```
</details>
- #### *def* `is_coplanar(self, other: 'Line3')`
判断两条直线是否共面。
充要条件两直线方向向量的叉乘与两直线上任意一点的向量的点积为0。
参数:
other: 另一条直线
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def is_coplanar(self, other: 'Line3') -> bool:
"""
判断两条直线是否共面。
充要条件两直线方向向量的叉乘与两直线上任意一点的向量的点积为0。
Args:
other: 另一条直线
Returns:
是否共面
"""
return self.direction.cross(other.direction) @ (self.point - other.point) == 0
```
</details>
- #### *def* `simplify(self)`
简化直线方程,等价相等。
自体简化,不返回值。
按照可行性一次对x y z 化 0 处理,并对向量单位化
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def simplify(self):
"""
简化直线方程,等价相等。
自体简化,不返回值。
按照可行性一次对x y z 化 0 处理,并对向量单位化
"""
self.direction.normalize()
if self.direction.x == 0:
self.point.x = 0
if self.direction.y == 0:
self.point.y = 0
if self.direction.z == 0:
self.point.z = 0
```
</details>
- #### `@classmethod`
- #### *def* `from_two_points(cls, p1: 'Point3', p2: 'Point3')`
工厂函数 由两点构造直线。
参数:
p1: 点1
p2: 点2
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
@classmethod
def from_two_points(cls, p1: 'Point3', p2: 'Point3') -> 'Line3':
"""
工厂函数 由两点构造直线。
Args:
p1: 点1
p2: 点2
Returns:
直线
"""
direction = p2 - p1
return cls(p1, direction)
```
</details>
- #### *def* `__and__(self, other: 'Line3')`
计算两条直线点集合的交集。重合线返回自身平行线返回None交线返回交点。
参数:
other: 另一条直线
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def __and__(self, other: 'Line3') -> 'Line3 | Point3 | None':
"""
计算两条直线点集合的交集。重合线返回自身平行线返回None交线返回交点。
Args:
other: 另一条直线
Returns:
交点
"""
if self.is_collinear(other):
return self
elif self.is_parallel(other) or not self.is_coplanar(other):
return None
else:
return self.cal_intersection(other)
```
</details>
- #### *def* `__eq__(self, other)`
判断两条直线是否等价。
v1 // v2 ∧ (p1 - p2) // v1
参数:
other:
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def __eq__(self, other) -> bool:
"""
判断两条直线是否等价。
v1 // v2 ∧ (p1 - p2) // v1
Args:
other:
Returns:
"""
return self.direction.is_parallel(other.direction) and (self.point - other.point).is_parallel(self.direction)
```
</details>
- #### *def* `__str__(self)`
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def __str__(self):
"""
返回点向式x-x0
Returns:
"""
s = 'Line3: '
if self.direction.x != 0:
s += f'(x{sign_format(-self.point.x)})/{self.direction.x}'
if self.direction.y != 0:
s += f' = (y{sign_format(-self.point.y)})/{self.direction.y}'
if self.direction.z != 0:
s += f' = (z{sign_format(-self.point.z)})/{self.direction.z}'
return s
```
</details>
- #### *def* `__repr__(self)`
- #
<details>
<summary>源码</summary>
```python
def __repr__(self):
return f'Line3({self.point}, {self.direction})'
```
</details>