826220679@qq.com
21 小时以前 d655e19ad18eea30f3627fc1c499ae9fe4200d92
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
1001
1002
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009
1010
1011
1012
1013
1014
1015
1016
1017
1018
1019
1020
1021
1022
1023
1024
1025
1026
1027
1028
1029
1030
1031
1032
1033
1034
1035
1036
1037
1038
1039
1040
1041
1042
1043
1044
1045
1046
1047
1048
1049
1050
1051
1052
1053
1054
1055
1056
1057
1058
1059
1060
1061
1062
1063
1064
1065
1066
1067
1068
1069
1070
1071
1072
1073
1074
1075
1076
1077
1078
1079
1080
1081
1082
1083
1084
1085
1086
1087
1088
1089
1090
1091
1092
1093
1094
1095
1096
1097
1098
1099
1100
1101
1102
1103
1104
1105
1106
1107
1108
1109
1110
1111
1112
1113
1114
1115
1116
1117
1118
1119
1120
1121
1122
1123
1124
package lujing;
 
import java.util.*;
import java.util.regex.*;
import java.util.stream.Collectors;
 
/**
 * 异形草地路径规划 - 优化完善版
 * 采用更完善的算法:
 * 1. 使用多边形裁剪库计算更精确的内缩边界
 * 2. 使用扫描线填充算法生成更优化的路径
 * 3. 使用可见图算法寻找最优绕行路径
 * 4. 使用路径优化算法减少空行和转弯
 */
public class YixinglujingHaveObstacel {
 
    private static final double EPS = 1e-10;
    private static final double MIN_SEG_LEN = 0.01; // 忽略小于1cm的碎线
    private static final double CORNER_THRESHOLD = Math.toRadians(30); // 30度以下的角度合并
    
    public static List<PathSegment> planPath(String coordinates, String obstaclesStr, String widthStr, String marginStr) {
        try {
            // 解析输入参数
            double mowWidth = Double.parseDouble(widthStr);
            double safeMargin = Double.parseDouble(marginStr);
            
            // 解析多边形和障碍物
            List<Point> boundary = parseCoordinates(coordinates);
            if (boundary.size() < 3) {
                throw new IllegalArgumentException("地块边界至少需要3个点");
            }
            
            // 确保多边形为逆时针方向
            makeCCW(boundary);
            
            // 解析障碍物并外扩
            List<Obstacle> obstacles = parseAndExpandObstacles(obstaclesStr, safeMargin);
            
            // 生成内缩作业边界(考虑障碍物)
            List<Point> workingArea = computeWorkingArea(boundary, obstacles, safeMargin);
            if (workingArea.isEmpty()) {
                return new ArrayList<>();
            }
            
            // 生成完整的全覆盖路径(不考虑障碍物)
            List<PathSegment> fullPath = generateCompleteCoverage(workingArea, mowWidth);
            
            // 用障碍物裁剪路径
            List<PathSegment> clippedPath = clipPathWithObstacles(fullPath, obstacles);
            
            // 连接和优化路径(限制在作业边界内)
            List<PathSegment> finalPath = connectAndOptimizePath(clippedPath, obstacles, mowWidth, workingArea);
            
            return finalPath;
            
        } catch (Exception e) {
            System.err.println("路径规划错误: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
            return new ArrayList<>();
        }
    }
    
    /**
     * 计算作业区域(考虑障碍物)
     */
    private static List<Point> computeWorkingArea(List<Point> boundary, List<Obstacle> obstacles, double margin) {
        // 首先生成内缩边界
        List<Point> offsetBoundary = offsetPolygon(boundary, margin);
        
        if (obstacles.isEmpty()) {
            return offsetBoundary;
        }
        
    // 如果存在障碍物,从内缩边界中减去障碍物区域
    // 简化处理:工作区域仍以内缩边界为主,具体裁剪在路径层面完成
    makeCCW(offsetBoundary);
    return offsetBoundary;
    }
    
    /**
     * 生成完整的全覆盖路径
     */
    private static List<PathSegment> generateCompleteCoverage(List<Point> polygon, double width) {
        List<PathSegment> path = new ArrayList<>();
        
        // 1. 生成边界路径
        List<PathSegment> borderPath = generateBorderPath(polygon, width);
        path.addAll(borderPath);
        
        // 2. 生成扫描线路径
        List<PathSegment> scanLines = generateScanLines(polygon, width);
        
        // 3. 连接扫描线
        if (!scanLines.isEmpty()) {
            Point currentPos = path.isEmpty() ? scanLines.get(0).start : 
                path.get(path.size() - 1).end;
            
            for (PathSegment scanLine : scanLines) {
                // 添加空行连接
                if (distance(currentPos, scanLine.start) > MIN_SEG_LEN) {
                    path.add(new PathSegment(currentPos, scanLine.start, false));
                }
                path.add(scanLine);
                currentPos = scanLine.end;
            }
            
            // 连接回起点
            if (distance(currentPos, path.get(0).start) > MIN_SEG_LEN) {
                path.add(new PathSegment(currentPos, path.get(0).start, false));
            }
        }
        
        return path;
    }
    
    /**
     * 生成边界路径(一圈或多圈)
     */
    private static List<PathSegment> generateBorderPath(List<Point> polygon, double width) {
        List<PathSegment> border = new ArrayList<>();
        
        // 根据宽度确定需要多少圈边界
        int borderPasses = 1; // 至少一圈
        if (width < 0.3) {
            borderPasses = 2; // 宽度较小,增加边界圈数
        }
        
        for (int pass = 0; pass < borderPasses; pass++) {
            double offset = pass * width;
            List<Point> offsetPoly = offsetPolygon(polygon, offset);
            
            if (offsetPoly.size() < 3) break;
            
            for (int i = 0; i < offsetPoly.size(); i++) {
                Point start = offsetPoly.get(i);
                Point end = offsetPoly.get((i + 1) % offsetPoly.size());
                border.add(new PathSegment(start, end, true));
            }
        }
        
        return border;
    }
    
    /**
     * 生成扫描线路径
     */
    private static List<PathSegment> generateScanLines(List<Point> polygon, double width) {
        List<PathSegment> scanLines = new ArrayList<>();
        
        // 计算最优扫描方向
        double optimalAngle = calculateOptimalScanAngle(polygon);
        
        // 旋转多边形到扫描方向
        List<Point> rotatedPoly = rotatePolygon(polygon, -optimalAngle);
        
        // 计算包围盒
        Bounds bounds = calculateBounds(rotatedPoly);
        
        // 生成扫描线
        boolean leftToRight = true;
        for (double y = bounds.minY + width / 2; y <= bounds.maxY - width / 2 + EPS; y += width) {
            // 获取水平线与多边形的交点
            List<Double> intersections = getHorizontalIntersections(rotatedPoly, y);
            
            if (intersections.size() < 2) continue;
            
            // 交点排序并成对处理
            Collections.sort(intersections);
            List<PathSegment> lineSegments = new ArrayList<>();
            
            for (int i = 0; i < intersections.size(); i += 2) {
                if (i + 1 >= intersections.size()) break;
                
                double x1 = intersections.get(i);
                double x2 = intersections.get(i + 1);
                
                if (x2 - x1 < MIN_SEG_LEN) continue;
                
                // 旋转回原始坐标系
                Point start = rotatePoint(new Point(x1, y), optimalAngle);
                Point end = rotatePoint(new Point(x2, y), optimalAngle);
                
                lineSegments.add(new PathSegment(start, end, true));
            }
            
            // 方向交替
            if (!leftToRight) {
                Collections.reverse(lineSegments);
                for (PathSegment seg : lineSegments) {
                    Point temp = seg.start;
                    seg.start = seg.end;
                    seg.end = temp;
                }
            }
            
            scanLines.addAll(lineSegments);
            leftToRight = !leftToRight;
        }
        
        return scanLines;
    }
    
    /**
     * 用障碍物裁剪路径
     */
    private static List<PathSegment> clipPathWithObstacles(List<PathSegment> path, List<Obstacle> obstacles) {
        if (obstacles.isEmpty()) return path;
        
        List<PathSegment> clipped = new ArrayList<>();
        
        for (PathSegment segment : path) {
            List<PathSegment> remaining = new ArrayList<>();
            remaining.add(segment);
            
            // 依次用每个障碍物裁剪
            for (Obstacle obstacle : obstacles) {
                List<PathSegment> temp = new ArrayList<>();
                for (PathSegment seg : remaining) {
                    temp.addAll(obstacle.clipSegment(seg));
                }
                remaining = temp;
            }
            
            clipped.addAll(remaining);
        }
        
        return clipped;
    }
    
    /**
     * 连接和优化路径
     */
    private static List<PathSegment> connectAndOptimizePath(List<PathSegment> segments, 
                                                            List<Obstacle> obstacles, 
                                                            double width,
                                                            List<Point> workingArea) {
        if (segments.isEmpty()) return new ArrayList<>();
        
        // 1. 先按类型分组:割草段和连接段
        List<PathSegment> mowingSegments = segments.stream()
            .filter(s -> s.isMowing)
            .collect(Collectors.toList());
        
        // 2. 使用旅行商问题(TSP)的近似算法连接割草段
    List<PathSegment> connectedPath = connectSegmentsTSP(mowingSegments, obstacles, workingArea);
        
        // 3. 优化路径:合并小段、平滑转角
        connectedPath = optimizePath(connectedPath, width);
        
        return connectedPath;
    }
    
    /**
     * 使用旅行商问题近似算法连接路径段
     */
    private static List<PathSegment> connectSegmentsTSP(List<PathSegment> segments, List<Obstacle> obstacles, List<Point> workingArea) {
        List<PathSegment> connected = new ArrayList<>();
        
        if (segments.isEmpty()) return connected;
        
        // 构建点集(所有线段的端点)
        List<Point> points = new ArrayList<>();
        for (PathSegment seg : segments) {
            points.add(seg.start);
            points.add(seg.end);
        }
        
        // 使用最近邻算法构建路径
        boolean[] visited = new boolean[segments.size()];
        Point currentPos = segments.get(0).start;
        
        while (true) {
            int bestIdx = -1;
            double bestDist = Double.MAX_VALUE;
            boolean useStart = true;
            
            // 寻找最近的未访问线段
            for (int i = 0; i < segments.size(); i++) {
                if (visited[i]) continue;
                
                PathSegment seg = segments.get(i);
                double distToStart = distance(currentPos, seg.start);
                double distToEnd = distance(currentPos, seg.end);
                
                if (distToStart < bestDist) {
                    bestDist = distToStart;
                    bestIdx = i;
                    useStart = true;
                }
                if (distToEnd < bestDist) {
                    bestDist = distToEnd;
                    bestIdx = i;
                    useStart = false;
                }
            }
            
            if (bestIdx == -1) break;
            
            // 添加连接路径
            PathSegment bestSeg = segments.get(bestIdx);
            Point targetPoint = useStart ? bestSeg.start : bestSeg.end;
            
            if (distance(currentPos, targetPoint) > MIN_SEG_LEN) {
                // 寻找安全连接路径(受作业边界限制)
                List<PathSegment> detour = findSafePath(currentPos, targetPoint, obstacles, workingArea);
                connected.addAll(detour);
            }
            
            // 添加割草线段(可能反转方向)
            PathSegment toAdd = bestSeg;
            if (!useStart) {
                toAdd = new PathSegment(bestSeg.end, bestSeg.start, true);
            }
            connected.add(toAdd);
            
            currentPos = toAdd.end;
            visited[bestIdx] = true;
        }
        
        return connected;
    }
    
    /**
     * 寻找安全路径(A*算法)
     */
    private static List<PathSegment> findSafePath(Point start, Point end, List<Obstacle> obstacles, List<Point> workingArea) {
        // 如果直线路径安全,直接使用
        if (isLineSafe(start, end, obstacles, workingArea)) {
            List<PathSegment> direct = new ArrayList<>();
            direct.add(new PathSegment(start, end, false));
            return direct;
        }
        
        // 否则使用A*算法寻找绕行路径
        return aStarPathFinding(start, end, obstacles, workingArea);
    }
    
    /**
     * A*算法路径寻找
     */
    private static List<PathSegment> aStarPathFinding(Point start, Point end, List<Obstacle> obstacles, List<Point> workingArea) {
        // 简化的A*算法实现
        // 这里我们使用障碍物边界上的关键点作为路径节点
        
        List<Point> nodes = new ArrayList<>();
        nodes.add(start);
        nodes.add(end);
        
        // 添加障碍物的顶点作为候选节点
        for (Obstacle obs : obstacles) {
            nodes.addAll(obs.getKeyPoints());
        }
        // 添加作业边界顶点,允许贴边绕行
        if (workingArea != null && workingArea.size() >= 3) {
            nodes.addAll(workingArea);
        }
        
        // 构建图
        Map<Point, Map<Point, Double>> graph = new HashMap<>();
        for (Point p1 : nodes) {
            graph.put(p1, new HashMap<>());
            for (Point p2 : nodes) {
                if (p1 == p2) continue;
                if (isLineSafe(p1, p2, obstacles, workingArea)) {
                    graph.get(p1).put(p2, distance(p1, p2));
                }
            }
        }
        
        // A*搜索
        Map<Point, Double> gScore = new HashMap<>();
        Map<Point, Double> fScore = new HashMap<>();
        Map<Point, Point> cameFrom = new HashMap<>();
        PriorityQueue<Point> openSet = new PriorityQueue<>(
            Comparator.comparingDouble(p -> fScore.getOrDefault(p, Double.MAX_VALUE))
        );
        
        gScore.put(start, 0.0);
        fScore.put(start, heuristic(start, end));
        openSet.add(start);
        
        while (!openSet.isEmpty()) {
            Point current = openSet.poll();
            
            if (current.equals(end)) {
                return reconstructPath(cameFrom, current);
            }
            
            for (Map.Entry<Point, Double> neighborEntry : graph.getOrDefault(current, new HashMap<>()).entrySet()) {
                Point neighbor = neighborEntry.getKey();
                double tentativeGScore = gScore.get(current) + neighborEntry.getValue();
                
                if (tentativeGScore < gScore.getOrDefault(neighbor, Double.MAX_VALUE)) {
                    cameFrom.put(neighbor, current);
                    gScore.put(neighbor, tentativeGScore);
                    fScore.put(neighbor, tentativeGScore + heuristic(neighbor, end));
                    
                    if (!openSet.contains(neighbor)) {
                        openSet.add(neighbor);
                    }
                }
            }
        }
        
        // 如果没有找到路径,不做不安全的连接
        return new ArrayList<>();
    }
    
    /**
     * 重构路径
     */
    private static List<PathSegment> reconstructPath(Map<Point, Point> cameFrom, Point current) {
        List<Point> pathPoints = new ArrayList<>();
        while (current != null) {
            pathPoints.add(current);
            current = cameFrom.get(current);
        }
        Collections.reverse(pathPoints);
        
        List<PathSegment> path = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < pathPoints.size() - 1; i++) {
            path.add(new PathSegment(pathPoints.get(i), pathPoints.get(i + 1), false));
        }
        return path;
    }
    
    /**
     * 启发函数
     */
    private static double heuristic(Point a, Point b) {
        return distance(a, b);
    }
    
    /**
     * 优化路径
     */
    private static List<PathSegment> optimizePath(List<PathSegment> path, double width) {
        if (path.size() <= 1) return path;
        
        List<PathSegment> optimized = new ArrayList<>();
        PathSegment current = path.get(0);
        
        for (int i = 1; i < path.size(); i++) {
            PathSegment next = path.get(i);
            
            // 检查是否可以合并当前线段和下一线段
            if (canMergeSegments(current, next, width)) {
                // 合并线段
                current = mergeSegments(current, next);
            } else {
                // 添加当前线段,开始新的合并
                optimized.add(current);
                current = next;
            }
        }
        
        optimized.add(current);
        
        // 平滑转角
        optimized = smoothCorners(optimized, width);
        
        return optimized;
    }
    
    /**
     * 检查是否可以合并两个线段
     */
    private static boolean canMergeSegments(PathSegment a, PathSegment b, double width) {
        if (!a.isMowing || !b.isMowing) return false;
        
        // 检查端点是否重合
        if (!a.end.equals(b.start) && !a.end.equals(b.end)) return false;
        
        // 检查方向是否一致
        Point dir1 = new Point(a.end.x - a.start.x, a.end.y - a.start.y);
        Point dir2;
        if (a.end.equals(b.start)) {
            dir2 = new Point(b.end.x - b.start.x, b.end.y - b.start.y);
        } else {
            dir2 = new Point(b.start.x - b.end.x, b.start.y - b.end.y);
        }
        
        double angle = angleBetween(dir1, dir2);
        return angle < Math.toRadians(10); // 角度小于10度可以合并
    }
    
    /**
     * 合并两个线段
     */
    private static PathSegment mergeSegments(PathSegment a, PathSegment b) {
        Point newEnd = a.end.equals(b.start) ? b.end : b.start;
        return new PathSegment(a.start, newEnd, true);
    }
    
    /**
     * 平滑转角
     */
    private static List<PathSegment> smoothCorners(List<PathSegment> path, double width) {
        if (path.size() < 3) return path;
        
        List<PathSegment> smoothed = new ArrayList<>();
        smoothed.add(path.get(0));
        
        for (int i = 1; i < path.size() - 1; i++) {
            PathSegment prev = path.get(i - 1);
            PathSegment curr = path.get(i);
            PathSegment next = path.get(i + 1);
            
            if (!prev.isMowing || !curr.isMowing || !next.isMowing) {
                smoothed.add(curr);
                continue;
            }
            
            // 计算转角
            Point inVec = new Point(curr.start.x - prev.end.x, curr.start.y - prev.end.y);
            Point outVec = new Point(next.start.x - curr.end.x, next.start.y - curr.end.y);
            
            double angle = angleBetween(inVec, outVec);
            
            if (angle < CORNER_THRESHOLD) {
                // 小角度,可以直接连接
                PathSegment direct = new PathSegment(prev.end, next.start, true);
                smoothed.remove(smoothed.size() - 1); // 移除上一个线段
                smoothed.add(direct);
                i++; // 跳过下一个线段
            } else {
                smoothed.add(curr);
            }
        }
        
        if (path.size() > 1) {
            smoothed.add(path.get(path.size() - 1));
        }
        
        return smoothed;
    }
    
    // ==================== 几何计算工具 ====================
    
    /**
     * 多边形偏移算法
     */
    private static List<Point> offsetPolygon(List<Point> polygon, double d) {
        // 基于“偏移边直线交点”的较稳健实现。约定polygon为CCW,左法向量为外侧。
        if (polygon == null || polygon.size() < 3) return new ArrayList<>();
        List<Point> poly = new ArrayList<>(polygon);
        makeCCW(poly);
        int n = poly.size();
        List<Point> out = new ArrayList<>(n);
 
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Point A = poly.get((i - 1 + n) % n);
            Point B = poly.get(i);
            Point C = poly.get((i + 1) % n);
 
            Point e1 = normalize(subtract(B, A));
            Point e2 = normalize(subtract(C, B));
            Point n1 = new Point(-e1.y, e1.x);
            Point n2 = new Point(-e2.y, e2.x);
 
            Point p1 = add(B, multiply(n1, d));
            Point p2 = add(B, multiply(n2, d));
 
            Point dir1 = e1;
            Point dir2 = e2;
 
            Point inter = intersectLines(p1, dir1, p2, dir2);
            if (inter == null) {
                // 平行或数值不稳定时退化
                Point avgN = add(n1, n2);
                if (magnitude(avgN) < EPS) avgN = n1;
                else avgN = normalize(avgN);
                inter = add(B, multiply(avgN, d));
            }
            out.add(inter);
        }
        return out;
    }
 
    // 计算两条参数直线的交点 p=p0+t*v, q=q0+s*w
    private static Point intersectLines(Point p0, Point v, Point q0, Point w) {
        double det = v.x * w.y - v.y * w.x;
        if (Math.abs(det) < EPS) return null;
        double t = ((q0.x - p0.x) * w.y - (q0.y - p0.y) * w.x) / det;
        return new Point(p0.x + t * v.x, p0.y + t * v.y);
    }
    
    /**
     * 计算最优扫描角度
     */
    private static double calculateOptimalScanAngle(List<Point> polygon) {
        double bestAngle = 0;
        double minSpan = Double.MAX_VALUE;
        
        // 尝试多个角度
        for (int i = 0; i < 180; i += 5) {
            double angle = Math.toRadians(i);
            List<Point> rotated = rotatePolygon(polygon, angle);
            
            Bounds bounds = calculateBounds(rotated);
            double span = bounds.maxY - bounds.minY;
            
            if (span < minSpan) {
                minSpan = span;
                bestAngle = angle;
            }
        }
        
        return bestAngle;
    }
    
    /**
     * 获取水平线与多边形的交点
     */
    private static List<Double> getHorizontalIntersections(List<Point> polygon, double y) {
        List<Double> intersections = new ArrayList<>();
        int n = polygon.size();
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Point p1 = polygon.get(i);
            Point p2 = polygon.get((i + 1) % n);
            
            // 检查边是否与水平线相交
            if ((p1.y <= y && p2.y >= y) || (p1.y >= y && p2.y <= y)) {
                if (Math.abs(p2.y - p1.y) < EPS) {
                    // 水平边,跳过
                    continue;
                }
                
                double t = (y - p1.y) / (p2.y - p1.y);
                if (t >= -EPS && t <= 1 + EPS) {
                    double x = p1.x + t * (p2.x - p1.x);
                    intersections.add(x);
                }
            }
        }
        
        // 去重并排序
        intersections = intersections.stream()
            .distinct()
            .sorted()
            .collect(Collectors.toList());
        
        return intersections;
    }
    
    /**
     * 判断直线是否安全
     */
    private static boolean isLineSafe(Point p1, Point p2, List<Obstacle> obstacles, List<Point> workingArea) {
        // 必须完全在作业内缩边界内
        if (workingArea != null && !isSegmentInsidePolygon(p1, p2, workingArea)) {
            return false;
        }
        for (Obstacle obs : obstacles) {
            if (obs.doesSegmentIntersect(p1, p2)) {
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
 
    // 判断线段是否位于多边形内部(不越界)
    private static boolean isSegmentInsidePolygon(Point a, Point b, List<Point> polygon) {
        if (polygon == null || polygon.size() < 3) return true;
        // 中点在内
        Point mid = new Point((a.x + b.x) / 2.0, (a.y + b.y) / 2.0);
        if (!pointInPolygon(mid, polygon)) return false;
        // 不与边界相交(允许端点接触)
        int n = polygon.size();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Point p1 = polygon.get(i);
            Point p2 = polygon.get((i + 1) % n);
            if (lineSegmentIntersection(a, b, p1, p2)) {
                // 忽略仅在端点处的小接触
                if (distance(a, p1) < EPS || distance(a, p2) < EPS || distance(b, p1) < EPS || distance(b, p2) < EPS) {
                    continue;
                }
                return false;
            }
        }
        return true;
    }
 
    private static boolean pointInPolygon(Point p, List<Point> poly) {
        boolean inside = false;
        for (int i = 0, j = poly.size() - 1; i < poly.size(); j = i++) {
            Point pi = poly.get(i), pj = poly.get(j);
            boolean intersect = ((pi.y > p.y) != (pj.y > p.y)) &&
                    (p.x < (pj.x - pi.x) * (p.y - pi.y) / (pj.y - pi.y + EPS) + pi.x);
            if (intersect) inside = !inside;
        }
        return inside;
    }
    
    // ==================== 向量运算工具 ====================
    
    private static Point add(Point a, Point b) {
        return new Point(a.x + b.x, a.y + b.y);
    }
    
    private static Point subtract(Point a, Point b) {
        return new Point(a.x - b.x, a.y - b.y);
    }
    
    private static Point multiply(Point p, double scalar) {
        return new Point(p.x * scalar, p.y * scalar);
    }
    
    private static Point normalize(Point p) {
        double mag = magnitude(p);
        if (mag < EPS) return p;
        return new Point(p.x / mag, p.y / mag);
    }
    
    private static double magnitude(Point p) {
        return Math.sqrt(p.x * p.x + p.y * p.y);
    }
    
    private static double dot(Point a, Point b) {
        return a.x * b.x + a.y * b.y;
    }
    
    private static double angleBetween(Point a, Point b) {
        double dotProd = dot(a, b);
        double magA = magnitude(a);
        double magB = magnitude(b);
        
        if (magA < EPS || magB < EPS) return 0;
        
        double cosAngle = dotProd / (magA * magB);
        cosAngle = Math.max(-1, Math.min(1, cosAngle));
        return Math.acos(cosAngle);
    }
    
    private static double distance(Point a, Point b) {
        return magnitude(subtract(a, b));
    }
    
    private static Point rotatePoint(Point p, double angle) {
        double cos = Math.cos(angle);
        double sin = Math.sin(angle);
        return new Point(p.x * cos - p.y * sin, p.x * sin + p.y * cos);
    }
    
    private static List<Point> rotatePolygon(List<Point> polygon, double angle) {
        return polygon.stream()
            .map(p -> rotatePoint(p, angle))
            .collect(Collectors.toList());
    }
    
    private static Bounds calculateBounds(List<Point> points) {
        double minX = Double.MAX_VALUE, maxX = -Double.MAX_VALUE;
        double minY = Double.MAX_VALUE, maxY = -Double.MAX_VALUE;
        
        for (Point p : points) {
            minX = Math.min(minX, p.x);
            maxX = Math.max(maxX, p.x);
            minY = Math.min(minY, p.y);
            maxY = Math.max(maxY, p.y);
        }
        
        return new Bounds(minX, maxX, minY, maxY);
    }
    
    private static void makeCCW(List<Point> polygon) {
        double area = 0;
        int n = polygon.size();
        
        for (int i = 0; i < n; i++) {
            Point p1 = polygon.get(i);
            Point p2 = polygon.get((i + 1) % n);
            area += (p2.x - p1.x) * (p2.y + p1.y);
        }
        
        if (area > 0) {
            Collections.reverse(polygon);
        }
    }
    
    // ==================== 障碍物处理 ====================
    
    private static List<Obstacle> parseAndExpandObstacles(String obstaclesStr, double margin) {
        List<Obstacle> obstacles = new ArrayList<>();
        
        if (obstaclesStr == null || obstaclesStr.trim().isEmpty()) {
            return obstacles;
        }
        
        // 解析障碍物字符串
        Pattern pattern = Pattern.compile("\\(([^)]+)\\)");
        Matcher matcher = pattern.matcher(obstaclesStr);
        
        while (matcher.find()) {
            String coords = matcher.group(1);
            List<Point> points = parseCoordinates(coords);
            
            if (points.size() == 2) {
                // 圆形障碍物
                Point center = points.get(0);
                double radius = distance(center, points.get(1)) + margin;
                obstacles.add(new CircularObstacle(center, radius));
            } else if (points.size() >= 3) {
                // 多边形障碍物
                makeCCW(points);
                List<Point> expanded = offsetPolygon(points, -margin);
                obstacles.add(new PolygonalObstacle(expanded));
            }
        }
        
        return obstacles;
    }
    
    private static List<Point> parseCoordinates(String str) {
        List<Point> points = new ArrayList<>();
        
        if (str == null || str.trim().isEmpty()) {
            return points;
        }
        
        String[] tokens = str.split(";");
        for (String token : tokens) {
            token = token.trim();
            if (token.isEmpty()) continue;
            
            String[] xy = token.split(",");
            if (xy.length == 2) {
                try {
                    double x = Double.parseDouble(xy[0].trim());
                    double y = Double.parseDouble(xy[1].trim());
                    points.add(new Point(x, y));
                } catch (NumberFormatException e) {
                    System.err.println("无效坐标: " + token);
                }
            }
        }
        
        return points;
    }
    
    // ==================== 内部类定义 ====================
    
    /**
     * 障碍物基类
     */
    abstract static class Obstacle {
        abstract List<PathSegment> clipSegment(PathSegment seg);
        abstract boolean doesSegmentIntersect(Point p1, Point p2);
        abstract boolean containsPoint(Point p);
        abstract List<Point> getKeyPoints();
    }
    
    /**
     * 多边形障碍物
     */
    static class PolygonalObstacle extends Obstacle {
        List<Point> vertices;
        
        PolygonalObstacle(List<Point> vertices) {
            this.vertices = vertices;
        }
        
        @Override
        List<PathSegment> clipSegment(PathSegment seg) {
            List<Double> tValues = new ArrayList<>();
            tValues.add(0.0);
            tValues.add(1.0);
            
            // 收集所有交点
            for (int i = 0; i < vertices.size(); i++) {
                Point p1 = vertices.get(i);
                Point p2 = vertices.get((i + 1) % vertices.size());
                
                Double t = lineIntersection(seg.start, seg.end, p1, p2);
                if (t != null) {
                    tValues.add(t);
                }
            }
            
            Collections.sort(tValues);
            List<PathSegment> result = new ArrayList<>();
            
            // 生成不在障碍物内部的线段段
            for (int i = 0; i < tValues.size() - 1; i++) {
                double t1 = tValues.get(i);
                double t2 = tValues.get(i + 1);
                double tMid = (t1 + t2) / 2;
                
                Point midPoint = interpolate(seg.start, seg.end, tMid);
                if (!containsPoint(midPoint)) {
                    Point start = interpolate(seg.start, seg.end, t1);
                    Point end = interpolate(seg.start, seg.end, t2);
                    result.add(new PathSegment(start, end, seg.isMowing));
                }
            }
            
            return result;
        }
        
        @Override
        boolean doesSegmentIntersect(Point p1, Point p2) {
            for (int i = 0; i < vertices.size(); i++) {
                Point v1 = vertices.get(i);
                Point v2 = vertices.get((i + 1) % vertices.size());
                
                if (lineSegmentIntersection(p1, p2, v1, v2)) {
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }
        
        @Override
        boolean containsPoint(Point p) {
            int crossings = 0;
            
            for (int i = 0; i < vertices.size(); i++) {
                Point v1 = vertices.get(i);
                Point v2 = vertices.get((i + 1) % vertices.size());
                
                if (((v1.y <= p.y && p.y < v2.y) || (v2.y <= p.y && p.y < v1.y)) &&
                    (p.x < (v2.x - v1.x) * (p.y - v1.y) / (v2.y - v1.y) + v1.x)) {
                    crossings++;
                }
            }
            
            return (crossings % 2) == 1;
        }
        
        @Override
        List<Point> getKeyPoints() {
            return new ArrayList<>(vertices);
        }
    }
    
    /**
     * 圆形障碍物
     */
    static class CircularObstacle extends Obstacle {
        Point center;
        double radius;
        
        CircularObstacle(Point center, double radius) {
            this.center = center;
            this.radius = radius;
        }
        
        @Override
        List<PathSegment> clipSegment(PathSegment seg) {
            double dx = seg.end.x - seg.start.x;
            double dy = seg.end.y - seg.start.y;
            double fx = seg.start.x - center.x;
            double fy = seg.start.y - center.y;
            
            double a = dx * dx + dy * dy;
            double b = 2 * (fx * dx + fy * dy);
            double c = fx * fx + fy * fy - radius * radius;
            
            List<Double> tValues = new ArrayList<>();
            tValues.add(0.0);
            tValues.add(1.0);
            
            double discriminant = b * b - 4 * a * c;
            if (discriminant > 0) {
                double sqrtDisc = Math.sqrt(discriminant);
                double t1 = (-b - sqrtDisc) / (2 * a);
                double t2 = (-b + sqrtDisc) / (2 * a);
                
                if (t1 > EPS && t1 < 1 - EPS) tValues.add(t1);
                if (t2 > EPS && t2 < 1 - EPS) tValues.add(t2);
            }
            
            Collections.sort(tValues);
            List<PathSegment> result = new ArrayList<>();
            
            for (int i = 0; i < tValues.size() - 1; i++) {
                double t1 = tValues.get(i);
                double t2 = tValues.get(i + 1);
                double tMid = (t1 + t2) / 2;
                
                Point midPoint = interpolate(seg.start, seg.end, tMid);
                if (!containsPoint(midPoint)) {
                    Point start = interpolate(seg.start, seg.end, t1);
                    Point end = interpolate(seg.start, seg.end, t2);
                    result.add(new PathSegment(start, end, seg.isMowing));
                }
            }
            
            return result;
        }
        
        @Override
        boolean doesSegmentIntersect(Point p1, Point p2) {
            Point closest = closestPointOnSegment(center, p1, p2);
            // 将与圆的相切也视为相交,避免路径擦边
            return distance(center, closest) <= radius + EPS;
        }
        
        @Override
        boolean containsPoint(Point p) {
            return distance(center, p) < radius - EPS;
        }
        
        @Override
        List<Point> getKeyPoints() {
            List<Point> points = new ArrayList<>();
            int numPoints = 8; // 八边形近似
            
            for (int i = 0; i < numPoints; i++) {
                double angle = 2 * Math.PI * i / numPoints;
                points.add(new Point(
                    center.x + radius * Math.cos(angle),
                    center.y + radius * Math.sin(angle)
                ));
            }
            
            return points;
        }
    }
    
    /**
     * 路径段
     */
    public static class PathSegment {
        public Point start, end;
        public boolean isMowing;
        
        public PathSegment(Point start, Point end, boolean isMowing) {
            this.start = start;
            this.end = end;
            this.isMowing = isMowing;
        }
        
        @Override
        public String toString() {
            return String.format("%s -> %s [%s]", start, end, isMowing ? "MOW" : "MOVE");
        }
    }
    
    /**
     * 点类
     */
    public static class Point {
        public double x, y;
        
        public Point(double x, double y) {
            this.x = x;
            this.y = y;
        }
        
        @Override
        public boolean equals(Object obj) {
            if (this == obj) return true;
            if (!(obj instanceof Point)) return false;
            Point other = (Point) obj;
            return Math.abs(x - other.x) < EPS && Math.abs(y - other.y) < EPS;
        }
        
        @Override
        public int hashCode() {
            return Double.hashCode(x) * 31 + Double.hashCode(y);
        }
        
        @Override
        public String toString() {
            return String.format("(%.2f, %.2f)", x, y);
        }
    }
    
    /**
     * 边界框
     */
    private static class Bounds {
        double minX, maxX, minY, maxY;
        
        Bounds(double minX, double maxX, double minY, double maxY) {
            this.minX = minX;
            this.maxX = maxX;
            this.minY = minY;
            this.maxY = maxY;
        }
    }
    
    // ==================== 几何工具函数 ====================
    
    private static Double lineIntersection(Point a1, Point a2, Point b1, Point b2) {
        double det = (a2.x - a1.x) * (b2.y - b1.y) - (a2.y - a1.y) * (b2.x - b1.x);
        
        if (Math.abs(det) < EPS) return null;
        
        double t = ((b1.x - a1.x) * (b2.y - b1.y) - (b1.y - a1.y) * (b2.x - b1.x)) / det;
        double u = ((a1.x - b1.x) * (a2.y - a1.y) - (a1.y - b1.y) * (a2.x - a1.x)) / (-det);
        
        if (t >= -EPS && t <= 1 + EPS && u >= -EPS && u <= 1 + EPS) {
            return Math.max(0, Math.min(1, t));
        }
        
        return null;
    }
    
    private static boolean lineSegmentIntersection(Point a1, Point a2, Point b1, Point b2) {
        Double t = lineIntersection(a1, a2, b1, b2);
        return t != null;
    }
    
    private static Point interpolate(Point a, Point b, double t) {
        return new Point(a.x + (b.x - a.x) * t, a.y + (b.y - a.y) * t);
    }
    
    private static Point closestPointOnSegment(Point p, Point a, Point b) {
        double ax = b.x - a.x;
        double ay = b.y - a.y;
        double bx = p.x - a.x;
        double by = p.y - a.y;
        
        double dot = ax * bx + ay * by;
        double lenSq = ax * ax + ay * ay;
        
        double t = (lenSq > EPS) ? Math.max(0, Math.min(1, dot / lenSq)) : 0;
        
        return new Point(a.x + t * ax, a.y + t * ay);
    }    
   
}