【CGALDotNet】CGAL的C#封装（C#调用编译好的CGAL的dll）

介绍

开源项目出处（两个模块）：
链接1：https://github.com/Scrawk/CGALDotNet/tree/master?tab=readme-ov-file
链接2：https://github.com/Scrawk/CGALDotNetGeometry

该项目提供了编译的、封装相关接口后的CGAL库，可供C#直接调用，无需自行编译CGAL。可根据需要封装更多接口。

快速开始

为了快速创建示例，直接使用编译好的dll：

下载编译好的CGAL的dll、封装的CGAL调用接口的dll：链接3：https://github.com/Scrawk/CGALDotNet/tree/master/Binaries，其框架版本为.net core3.1。
共包含5个dll：

CGALDotNet.dll （对CGAL的C#封装接口，源码位于上文链接1）
CGALDotNetGeometry.dll （对CGAL的C#封装接口，源码位于上文链接2）
CGALWrapper.dll （CGAL的编译结果，源码位于上文链接1）
gmp.dll （其他第三方库）
mpfr-6.dll （其他第三方库）

创建框架版本为.net core3.1的控制台项目。
测试代码（判断三点是否共线）：

using CGALDotNet;
using CGALDotNetGeometry.Numerics;
using System;

namespace CTestCore31
{
    public class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var p1 = new Point2d(1, 0);
            var p2 = new Point2d(2, 0);
            var p3 = new Point2d(3, 0);
            var p4 = new Point2d(3, 1);

            var isCollinear = CGALGlobal.Collinear(p1, p2, p3);
            Console.WriteLine(isCollinear);//True
            var isCollinear2 = CGALGlobal.Collinear(p1, p2, p4);
            Console.WriteLine(isCollinear2);//False
            Console.ReadLine();
        }
    }
}

更多示例

更多示例请参考上文链接1中的子目录：https://github.com/Scrawk/CGALDotNet/tree/master/CGALDotNetTest
下面列出一些示例。

矢量

两个矢量之间的角度

var t2 = new Vector2d(1, 1);
var u2 = new Vector2d(1, 0);
var v2 = new Vector2d(0, 1);
var w2 = new Vector2d(-1, 1);

Assert.AreEqual(CGALGlobal.Angle(t2, u2), ANGLE.ACUTE);//锐角
Assert.AreEqual(CGALGlobal.Angle(u2, v2), ANGLE.RIGHT);//直角
Assert.AreEqual(CGALGlobal.Angle(w2, u2), ANGLE.OBTUSE);//钝角

点

计算三个点的重心

var p = new Point2d(0, 0);
var q = new Point2d(1, 0);
var r = new Point2d(1, 1);

var bc = CGALGlobal.Barycenter(p, q, r);
bc.Round(2);

Assert.AreEqual(0.67, bc.x);
Assert.AreEqual(0.33, bc.y);

线

计算两点的垂直平分线

var p = new Point3d(1, 0, 0);
var q = new Point3d(0, 1, 0);
Assert.AreEqual(CGALGlobal.Bisector(p, q), new Line2d(2, -2, 0));//2x -2y + 0 = 0 => y = x

多边形

创建简单凸多边形

在这里插入图片描述

var points = new Point2d[]
{
    new Point2d(0, 0),
    new Point2d(5, 0),
    new Point2d(5, 5),
    new Point2d(0, 5)
};

var poly = new Polygon2<EEK>(points);

Assert.AreEqual(4, poly.Count);//点数
Assert.IsTrue(poly.IsSimple);//简单多边形
Assert.IsTrue(poly.IsCounterClockWise);//逆时针的点顺序
Assert.IsTrue(poly.Orientation == ORIENTATION.POSITIVE);//正负方向
Assert.IsTrue(poly.ClockDir == CLOCK_DIR.COUNTER_CLOCKWISE);//时针方向
Assert.IsTrue(poly.FindIfConvex());//凸多边形

创建简单凹多边形

在这里插入图片描述

var points = new Point2d[]
{
    new Point2d(0,0),
    new Point2d(5.1,0),
    new Point2d(1,1),
    new Point2d(0.5,6)
};

var poly = new Polygon2<EEK>(points);

Assert.AreEqual(4, poly.Count);
Assert.IsTrue(poly.IsSimple);
Assert.IsTrue(poly.IsCounterClockWise);
Assert.IsTrue(poly.Orientation == ORIENTATION.POSITIVE);
Assert.IsTrue(poly.ClockDir == CLOCK_DIR.COUNTER_CLOCKWISE);
Assert.IsFalse(poly.FindIfConvex());

创建非简单多边形

多边形存在自相交情况。
在这里插入图片描述

public void CreateNonSimplePolygon()
{
    var points = new Point2d[]
    {
        new Point2d(0, 0),
        new Point2d(8, 4),
        new Point2d(8, 0),
        new Point2d(0, 4),
    };

    var poly = new Polygon2<EEK>(points);

    Assert.AreEqual(4, poly.Count);
    Assert.IsFalse(poly.IsSimple);
    Assert.IsTrue(poly.IsDegenerate);
    Assert.IsTrue(poly.Orientation == ORIENTATION.ZERO);
    Assert.IsTrue(poly.ClockDir == CLOCK_DIR.ZERO);

}

判断多边形包含点

在这里插入图片描述

var points = new Point2d[]
{
    new Point2d(0, 0),
    new Point2d(5, 0),
    new Point2d(5, 5),
    new Point2d(0, 5)
};

var poly = new Polygon2<EEK>(points);

var p1 = new Point2d(0, 0);
var p2 = new Point2d(2, 2);
var p3 = new Point2d(6, 0);

Assert.IsTrue(poly.ContainsPoint(p1));
Assert.IsTrue(poly.ContainsPoint(p2));
Assert.IsFalse(poly.ContainsPoint(p3));

创建简单带洞多边形

在这里插入图片描述

var points = new Point2d[]
{
    new Point2d(0, 0),
    new Point2d(5, 0),
    new Point2d(5, 5),
    new Point2d(0, 5)
};
var holePoints = new Point2d[]
{
    new Point2d(1, 1),
    new Point2d(2, 1),
    new Point2d(3, 3),
    new Point2d(1, 2)
};//洞的点坐标序列必须是逆时针的

var poly = new PolygonWithHoles2<EIK>(points);
var holePoly = new Polygon2<EIK>(holePoints);
poly.AddHole(holePoly);

var area = poly.FindArea(POLYGON_ELEMENT.BOUNDARY);//计算不含洞的面积
var area2 = poly.FindArea(POLYGON_ELEMENT.HOLE);//计算洞的面积

Assert.IsTrue(area == 25);
Assert.IsTrue(area2 == 2);

对CGAL的支持情况

CGALDotNet和CGALDotNetGeometry并未提供CGAL所有的对象和功能接口，所实现的接口参考https://github.com/Scrawk/CGALDotNet/tree/master?tab=readme-ov-file，翻译如下：

基础
- 数字类型
- 特征矩阵
- CGAL对象
- CGAL全局函数
- Unity扩展
几何
- 数值
- 图形
- 对象
- 相交
多边形
- 多边形对象
- 带洞多边形对象
- 多边形布尔运算
- 多边形Minkowski（闵可夫斯基和）
- 多边形偏移
- 多边形简化
- 多边形可视性
- 多边形分割
三角剖分（Triangulation）
- 三角剖分2D
- 三角剖分3D
排列（Arrangements）
- 排列2D
- 扫描线2D
多面体（Polyhedra）
- 多面体网格
- 网格处理