茂之钳
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3.5 KiB
C++
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C++
#pragma once
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#include "vde/core/point.h"
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#include <algorithm>
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#include <limits>
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namespace vde::core {
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/**
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* @brief 轴对齐包围盒（AABB）
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*
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* 用最小/最大两个角点表示的三维轴对齐包围盒。
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* 支持增量扩展、包含/相交测试、几何属性查询。
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*
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* @tparam T 标量类型（通常为 double 或 float）
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*
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* @note 初始状态为空（min = +∞, max = -∞），需要通过 expand() 初始化
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*
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* @ingroup core
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*/
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template <typename T>
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class AABB {
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public:
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/**
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* @brief 构造空包围盒
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*
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* min 初始化为 T 最大值，max 初始化为 T 最小值，
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* 表示"无内容"的空状态。
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*/
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AABB() : min_(Point3D::Constant(std::numeric_limits<T>::max())),
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max_(Point3D::Constant(std::numeric_limits<T>::lowest())) {}
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/**
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* @brief 从两个角点构造包围盒
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*
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* @param min 最小角点
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* @param max 最大角点
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*
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* @pre min 的各分量 ≤ max 的各分量
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*/
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AABB(const Point3D& min, const Point3D& max) : min_(min), max_(max) {}
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/**
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* @brief 扩展包围盒以包含给定点
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*
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* 逐分量取 min/max，保证包围盒包含该点。
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* 若包围盒为空，此调用等效于初始化为包含该点的退化盒。
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*
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* @param p 要包含的点
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*
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* @code{.cpp}
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* AABB3D box;
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* for (auto& p : points) box.expand(p);
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* @endcode
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*/
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void expand(const Point3D& p) {
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min_ = min_.cwiseMin(p);
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max_ = max_.cwiseMax(p);
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}
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/**
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* @brief 扩展包围盒以包含另一个 AABB
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*
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* @param other 另一个包围盒
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*/
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void expand(const AABB& other) {
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min_ = min_.cwiseMin(other.min_);
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max_ = max_.cwiseMax(other.max_);
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}
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/**
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* @brief 包围盒中心点
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* @return (min + max) / 2
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*/
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[[nodiscard]] Point3D center() const { return (min_ + max_) * 0.5; }
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/**
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* @brief 包围盒对角线向量（从 min 到 max）
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* @return max - min
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*/
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[[nodiscard]] Vector3D extent() const { return max_ - min_; }
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/**
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* @brief 包围盒表面积
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* @return 2 * (dx*dy + dy*dz + dz*dx)
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*/
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[[nodiscard]] T surface_area() const {
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Vector3D e = extent();
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return 2.0 * (e.x() * e.y() + e.y() * e.z() + e.z() * e.x());
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}
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/**
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* @brief 包围盒体积
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* @return dx * dy * dz
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*/
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[[nodiscard]] T volume() const {
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Vector3D e = extent();
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return e.x() * e.y() * e.z();
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}
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/**
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* @brief 测试点是否在包围盒内部（含边界）
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*
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* @param p 测试点
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* @return true 若 min ≤ p ≤ max（各分量）
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*/
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[[nodiscard]] bool contains(const Point3D& p) const {
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return (p.array() >= min_.array()).all() && (p.array() <= max_.array()).all();
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}
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/**
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* @brief 测试两个包围盒是否相交（含边界接触）
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*
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* @param other 另一个包围盒
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* @return true 若存在交集
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*/
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[[nodiscard]] bool intersects(const AABB& other) const {
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return (min_.array() <= other.max_.array()).all()
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||
&& (max_.array() >= other.min_.array()).all();
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||
}
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/// 获取最小角点
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[[nodiscard]] const Point3D& min() const { return min_; }
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/// 获取最大角点
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[[nodiscard]] const Point3D& max() const { return max_; }
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private:
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Point3D min_, max_;
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};
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/// 双精度三维包围盒
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using AABB3D = AABB<double>;
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/// 单精度三维包围盒
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using AABB3f = AABB<float>;
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} // namespace vde::core
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