优化了路径规划

826220679@qq.com

6 小时以前 9d7822ada88392e1b1a612e9b4f680fe6b09aedf

 src/lujing/YixinglujingNoObstacle.java

@@ -7,7 +7,20 @@
 * 修复：解决凹多边形扫描线跨越边界的问题，优化路径对齐
 */
public class YixinglujingNoObstacle {

    // 用法说明（无障碍物路径规划）：
    // - 方法用途：根据地块边界、割草宽度与安全边距，生成覆盖全区域的割草路径。
    // - 参数：
    //   coordinates：地块边界坐标字符串，格式 "x1,y1;x2,y2;..."，至少3个点，单位为米。
    //   widthStr：割草宽度（字符串，单位米），用于确定扫描线间距。
    //   marginStr：安全边距（字符串，单位米），用于将地块边界向内收缩，避免贴边作业。
    // - 返回值：List<PathSegment>，其中 PathSegment.start/end 为坐标点，isMowing 为 true 表示割草段，false 表示空走段。
    // - 失败情况：当边界点不足或内缩后区域过小，返回空列表。
    // - 使用示例：
    //   String boundary = "0,0;20,0;20,15;0,15";
    //   String width = "0.3";
    //   String margin = "0.5";
    //   List<YixinglujingNoObstacle.PathSegment> path =
    //       YixinglujingNoObstacle.planPath(boundary, width, margin);
    public static List<PathSegment> planPath(String coordinates, String widthStr, String marginStr) {
        List<Point> rawPoints = parseCoordinates(coordinates);
        if (rawPoints.size() < 3) return new ArrayList<>();
@@ -46,6 +59,14 @@
        
        finalPath.addAll(scanPath);

        // 8. 格式化坐标：保留两位小数
        for (PathSegment segment : finalPath) {
            segment.start.x = Math.round(segment.start.x * 100.0) / 100.0;
            segment.start.y = Math.round(segment.start.y * 100.0) / 100.0;
            segment.end.x = Math.round(segment.end.x * 100.0) / 100.0;
            segment.end.y = Math.round(segment.end.y * 100.0) / 100.0;
        }

        return finalPath;
    }

@@ -87,7 +108,7 @@
            for (PathSegment s : lineSegmentsInRow) {
                if (Math.hypot(currentPos.x - s.start.x, currentPos.y - s.start.y) > 0.01) {
                    // 如果间距大于1cm，添加空走路径
                    segments.add(new PathSegment(currentPos, s.start, false));
                    addSafeConnection(segments, currentPos, s.start, polygon);
                }
                segments.add(s);
                currentPos = s.end;
@@ -126,12 +147,31 @@

    private static List<Double> getXIntersections(List<Point> rotatedPoly, double y) {
        List<Double> xIntersections = new ArrayList<>();
        double tolerance = 1e-6;
        
        for (int i = 0; i < rotatedPoly.size(); i++) {
            Point p1 = rotatedPoly.get(i);
            Point p2 = rotatedPoly.get((i + 1) % rotatedPoly.size());
            if ((p1.y <= y && p2.y > y) || (p2.y <= y && p1.y > y)) {
            
            // 跳过水平边（避免与扫描线重合时的特殊情况）
            if (Math.abs(p1.y - p2.y) < tolerance) {
                continue;
            }
            
            // 检查是否相交（使用严格不等式避免顶点重复）
            if ((p1.y < y && p2.y >= y) || (p2.y < y && p1.y >= y)) {
                double x = p1.x + (y - p1.y) * (p2.x - p1.x) / (p2.y - p1.y);
                xIntersections.add(x);
                // 简单去重：检查是否已存在相近的点
                boolean isDuplicate = false;
                for (double existingX : xIntersections) {
                    if (Math.abs(x - existingX) < tolerance) {
                        isDuplicate = true;
                        break;
                    }
                }
                if (!isDuplicate) {
                    xIntersections.add(x);
                }
            }
        }
        return xIntersections;
@@ -158,7 +198,7 @@
        return maxY - minY;
    }

    private static List<Point> getInsetPolygon(List<Point> points, double margin) {
    public static List<Point> getInsetPolygon(List<Point> points, double margin) {
        List<Point> result = new ArrayList<>();
        int n = points.size();
        for (int i = 0; i < n; i++) {
@@ -194,12 +234,123 @@
        return result;
    }

    private static void addSafeConnection(List<PathSegment> segments, Point start, Point end, List<Point> polygon) {
        if (isSegmentSafe(start, end, polygon)) {
            segments.add(new PathSegment(start, end, false));
        } else {
            List<Point> path = getBoundaryPath(start, end, polygon);
            for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) {
                segments.add(new PathSegment(path.get(i), path.get(i+1), false));
            }
        }
    }

    private static boolean isSegmentSafe(Point p1, Point p2, List<Point> polygon) {
        Point mid = new Point((p1.x + p2.x) / 2, (p1.y + p2.y) / 2);
        if (!isPointInPolygon(mid, polygon)) return false;
        
        for (int i = 0; i < polygon.size(); i++) {
            Point a = polygon.get(i);
            Point b = polygon.get((i + 1) % polygon.size());
            if (isSamePoint(p1, a) || isSamePoint(p1, b) || isSamePoint(p2, a) || isSamePoint(p2, b)) continue;
            if (segmentsIntersect(p1, p2, a, b)) return false;
        }
        return true;
    }

    private static boolean isSamePoint(Point a, Point b) {
        return Math.abs(a.x - b.x) < 1e-4 && Math.abs(a.y - b.y) < 1e-4;
    }

    private static boolean segmentsIntersect(Point a, Point b, Point c, Point d) {
        return ccw(a, c, d) != ccw(b, c, d) && ccw(a, b, c) != ccw(a, b, d);
    }

    private static boolean ccw(Point a, Point b, Point c) {
        return (c.y - a.y) * (b.x - a.x) > (b.y - a.y) * (c.x - a.x);
    }

    private static boolean isPointInPolygon(Point p, List<Point> polygon) {
        boolean result = false;
        for (int i = 0, j = polygon.size() - 1; i < polygon.size(); j = i++) {
            if ((polygon.get(i).y > p.y) != (polygon.get(j).y > p.y) &&
                (p.x < (polygon.get(j).x - polygon.get(i).x) * (p.y - polygon.get(i).y) / (polygon.get(j).y - polygon.get(i).y) + polygon.get(i).x)) {
                result = !result;
            }
        }
        return result;
    }

    private static List<Point> getBoundaryPath(Point start, Point end, List<Point> polygon) {
        int idx1 = getEdgeIndex(start, polygon);
        int idx2 = getEdgeIndex(end, polygon);
        
        if (idx1 == -1 || idx2 == -1 || idx1 == idx2) {
            return Arrays.asList(start, end);
        }

        List<Point> path1 = new ArrayList<>();
        path1.add(start);
        int curr = idx1;
        while (curr != idx2) {
            path1.add(polygon.get((curr + 1) % polygon.size()));
            curr = (curr + 1) % polygon.size();
        }
        path1.add(end);

        List<Point> pathRev = new ArrayList<>();
        pathRev.add(start);
        curr = idx1;
        while (curr != idx2) {
            pathRev.add(polygon.get(curr));
            curr = (curr - 1 + polygon.size()) % polygon.size();
        }
        pathRev.add(polygon.get((idx2 + 1) % polygon.size()));
        pathRev.add(end);
        
        return getPathLength(path1) < getPathLength(pathRev) ? path1 : pathRev;
    }

    private static double getPathLength(List<Point> path) {
        double len = 0;
        for (int i = 0; i < path.size() - 1; i++) {
            len += Math.hypot(path.get(i).x - path.get(i+1).x, path.get(i).y - path.get(i+1).y);
        }
        return len;
    }

    private static int getEdgeIndex(Point p, List<Point> poly) {
        int bestIdx = -1;
        double minD = Double.MAX_VALUE;
        for (int i = 0; i < poly.size(); i++) {
            Point p1 = poly.get(i);
            Point p2 = poly.get((i + 1) % poly.size());
            double d = distToSegment(p, p1, p2);
            if (d < minD) {
                minD = d;
                bestIdx = i;
            }
        }
        // 只要找到最近的边即可，放宽阈值以应对浮点误差和旋转变形
        // 如果距离过大（例如超过1米），可能确实不在边界上，但在路径规划上下文中，
        // 这些点是由扫描线生成的，理论上一定在边界上，所以强制吸附是安全的。
        return minD < 1.0 ? bestIdx : -1;
    }
    
    private static double distToSegment(Point p, Point s, Point e) {
        double l2 = (s.x - e.x)*(s.x - e.x) + (s.y - e.y)*(s.y - e.y);
        if (l2 == 0) return Math.hypot(p.x - s.x, p.y - s.y);
        double t = ((p.x - s.x) * (e.x - s.x) + (p.y - s.y) * (e.y - s.y)) / l2;
        t = Math.max(0, Math.min(1, t));
        return Math.hypot(p.x - (s.x + t * (e.x - s.x)), p.y - (s.y + t * (e.y - s.y)));
    }

    private static Point rotatePoint(Point p, double angle) {
        double cos = Math.cos(angle), sin = Math.sin(angle);
        return new Point(p.x * cos - p.y * sin, p.x * sin + p.y * cos);
    }

    private static void ensureCounterClockwise(List<Point> points) {
    public static void ensureCounterClockwise(List<Point> points) {
        double sum = 0;
        for (int i = 0; i < points.size(); i++) {
            Point p1 = points.get(i), p2 = points.get((i + 1) % points.size());