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This commit is contained in:
		
							
								
								
									
										2
									
								
								.gitignore
									
									
									
									
										vendored
									
									
								
							
							
						
						
									
										2
									
								
								.gitignore
									
									
									
									
										vendored
									
									
								
							| @@ -30,3 +30,5 @@ | |||||||
| *.exe | *.exe | ||||||
| *.out | *.out | ||||||
| *.app | *.app | ||||||
|  |  | ||||||
|  | .DS_store | ||||||
							
								
								
									
										18
									
								
								README.md
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										18
									
								
								README.md
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,18 @@ | |||||||
|  | ## A C++ implementation of the 2D Delaunay triangulation using the Bowyer-Watson algorithm. | ||||||
|  |  | ||||||
|  | ### compile | ||||||
|  |  | ||||||
|  | ```shell | ||||||
|  | g++ demo.cpp | ||||||
|  | ``` | ||||||
|  |  | ||||||
|  | ### run | ||||||
|  |  | ||||||
|  | ```shell | ||||||
|  | ./a.out > demo.off | ||||||
|  | ``` | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
							
								
								
									
										236
									
								
								delaunay.h
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										236
									
								
								delaunay.h
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,236 @@ | |||||||
|  | /** | ||||||
|  |  * @defgroup   DELAUNAY | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * @brief      An implementation of the 2D Delaunay triangulation using the Bowyer-Watson algorithm. | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * @author     Yi Zhang | ||||||
|  |  * @date       2021-09-12 | ||||||
|  |  */ | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #ifndef _BW_2D_DELAUNAY_H | ||||||
|  | #define _BW_2D_DELAUNAY_H | ||||||
|  | #include "cmath" | ||||||
|  | #include "vector" | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #include "iostream" | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #define ZERO 1e-5 | ||||||
|  |  | ||||||
|  | // Start vertex definition | ||||||
|  | struct vertex2dc | ||||||
|  | { | ||||||
|  | 	unsigned int id; | ||||||
|  | 	double x, y; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	vertex2dc() : x(NAN), y(NAN), id(0) {} | ||||||
|  | 	vertex2dc(double inx, double iny, unsigned int inid = 0) {set(inx, iny, inid);} | ||||||
|  | 	void set(double inx, double iny, unsigned int inid = 0) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		x = inx; y = iny; id = inid; | ||||||
|  | 		return; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  | }; | ||||||
|  | // End vertex definition | ||||||
|  |  | ||||||
|  | // Start edge definition | ||||||
|  | struct edge | ||||||
|  | { | ||||||
|  | 	vertex2dc *vert[2]; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	edge() {vert[0] = vert[1] = nullptr;} | ||||||
|  | 	edge(vertex2dc *v0ptr, vertex2dc *v1ptr) {set(v0ptr, v1ptr);} | ||||||
|  | 	void set(vertex2dc *v0ptr, vertex2dc *v1ptr) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		vert[0] = v0ptr; vert[1] = v1ptr; | ||||||
|  | 		return; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  | }; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | bool operator ==(const edge &a, const edge &b) | ||||||
|  | { | ||||||
|  | 	if((a.vert[0] == b.vert[0] && a.vert[1] == b.vert[1]) ||  | ||||||
|  | 		(a.vert[0] == b.vert[1] && a.vert[1] == b.vert[0])) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		return true; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  | 	return false; | ||||||
|  | } | ||||||
|  | // End edge definition | ||||||
|  |  | ||||||
|  | // Start triangle definition | ||||||
|  | struct triangle | ||||||
|  | { | ||||||
|  | 	vertex2dc *vert[3]; | ||||||
|  | 	double cx, cy; // triangle's circular center | ||||||
|  | 	double cr; // triangle's circular radius | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	triangle() {vert[0] = vert[1] = vert[2] = nullptr;} | ||||||
|  | 	triangle(vertex2dc *v0ptr, vertex2dc *v1ptr, vertex2dc *v2ptr) {set(v0ptr, v1ptr, v2ptr);} | ||||||
|  | 	void set(vertex2dc *v0ptr, vertex2dc *v1ptr, vertex2dc *v2ptr) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		vert[0] = v0ptr; vert[1] = v1ptr; vert[2] = v2ptr; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 		double s = 0.5 / ((vert[1]->x - vert[0]->x) * (vert[2]->y - vert[0]->y) - (vert[1]->y - vert[0]->y) * (vert[2]->x - vert[0]->x)); | ||||||
|  | 		double m = vert[1]->x * vert[1]->x - vert[0]->x * vert[0]->x + vert[1]->y * vert[1]->y - vert[0]->y * vert[0]->y; | ||||||
|  | 		double u = vert[2]->x * vert[2]->x - vert[0]->x * vert[0]->x + vert[2]->y * vert[2]->y - vert[0]->y * vert[0]->y; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 		cx = ((vert[2]->y - vert[0]->y) * m + (vert[0]->y - vert[1]->y) * u) * s; | ||||||
|  | 		cy = ((vert[0]->x - vert[2]->x) * m + (vert[1]->x - vert[0]->x) * u) * s; | ||||||
|  | 		cr = (vert[0]->x - cx) * (vert[0]->x - cx) + (vert[0]->y - cy) * (vert[0]->y - cy); // not need to sqrt() here | ||||||
|  | 		return; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  | }; | ||||||
|  | // End triangle definition | ||||||
|  |  | ||||||
|  | /** | ||||||
|  |  * @brief      2D triangulation of given points using the Bowyer-Watson algorithm. | ||||||
|  |  * | ||||||
|  |  * @param      in_verts  Input vertexes | ||||||
|  |  * @param      out_tris  Output triangles | ||||||
|  |  */ | ||||||
|  | void triangulation(std::vector<vertex2dc> &in_verts, std::vector<triangle> &out_tris) | ||||||
|  | { | ||||||
|  | 	if (!out_tris.empty()) out_tris.clear(); | ||||||
|  | 	if (in_verts.size() < 3) return; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	// locate the surrounding box and initiate the staring two triangles | ||||||
|  | 	double xmin = in_verts[0].x, xmax = in_verts[0].x; | ||||||
|  | 	double ymin = in_verts[0].y, ymax = in_verts[0].y; | ||||||
|  | 	for (int i = 0; i < in_verts.size(); ++i) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		xmin = std::min(xmin, in_verts[i].x); | ||||||
|  | 		xmax = std::max(xmax, in_verts[i].x); | ||||||
|  | 		ymin = std::min(ymin, in_verts[i].y); | ||||||
|  | 		ymax = std::max(ymax, in_verts[i].y); | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	double midx = 0.5*(xmin + xmax); | ||||||
|  | 	double midy = 0.5*(ymin + ymax); | ||||||
|  | 	double maxi_s = std::max(xmax - xmin, ymax - ymin); // use an extra wide rectangle to include all points | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	vertex2dc *tmp_vert = nullptr; | ||||||
|  | 	std::vector<vertex2dc*> assit_vert; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	tmp_vert = new vertex2dc(midx - maxi_s, midy - maxi_s); // lower left corner | ||||||
|  | 	assit_vert.push_back(tmp_vert); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	tmp_vert = new vertex2dc(midx + maxi_s, midy - maxi_s); // lower right corner | ||||||
|  | 	assit_vert.push_back(tmp_vert); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	tmp_vert = new vertex2dc(midx + maxi_s, midy + maxi_s); // upper right corner | ||||||
|  | 	assit_vert.push_back(tmp_vert); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	tmp_vert = new vertex2dc(midx - maxi_s, midy + maxi_s); // upper left corner | ||||||
|  | 	assit_vert.push_back(tmp_vert); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	triangle *tmp_tri = nullptr; | ||||||
|  | 	std::vector<triangle*>  exist_tri, cnst_tri, remain_tri; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	tmp_tri = new triangle(assit_vert[0], assit_vert[1], assit_vert[2]); // order the vertex anti-clock wise | ||||||
|  | 	exist_tri.push_back(tmp_tri); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	tmp_tri = new triangle(assit_vert[0], assit_vert[2], assit_vert[3]); // order the vertex anti-clock wise | ||||||
|  | 	exist_tri.push_back(tmp_tri); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	// loop all input vertice | ||||||
|  | 	bool removed; | ||||||
|  | 	double dist; | ||||||
|  | 	edge tmp_edge; | ||||||
|  | 	std::vector<edge> cnst_edge; | ||||||
|  | 	std::vector<edge>::iterator e_iter; | ||||||
|  | 	for (int i = 0; i < in_verts.size(); ++i) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		// determine triangles that include the point and add the triangle to the cnst_tri | ||||||
|  | 		// Otherwise, add the triangle to the remain_tri | ||||||
|  | 		cnst_tri.clear(); | ||||||
|  | 		remain_tri.clear(); | ||||||
|  | 		for (int t = 0; t < exist_tri.size(); ++t) | ||||||
|  | 		{ | ||||||
|  | 			dist = (exist_tri[t]->cx - in_verts[i].x) * (exist_tri[t]->cx - in_verts[i].x) +  | ||||||
|  | 				(exist_tri[t]->cy - in_verts[i].y) * (exist_tri[t]->cy - in_verts[i].y); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 			if ((dist - exist_tri[t]->cr) <= ZERO) // inside // think more later | ||||||
|  | 			{ | ||||||
|  | 				cnst_tri.push_back(exist_tri[t]); | ||||||
|  | 			} | ||||||
|  | 			else | ||||||
|  | 			{ | ||||||
|  | 				remain_tri.push_back(exist_tri[t]); | ||||||
|  | 			} | ||||||
|  | 		} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 		// loop to remove duplicate edges | ||||||
|  | 		cnst_edge.clear(); | ||||||
|  | 		for (int c = 0; c < cnst_tri.size(); ++c) | ||||||
|  | 		{ | ||||||
|  | 			for (int e = 0; e < 3; ++e) | ||||||
|  | 			{ | ||||||
|  | 				tmp_edge.set(cnst_tri[c]->vert[e], cnst_tri[c]->vert[(e+1)%3]); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 				removed = false; | ||||||
|  | 				for (e_iter = cnst_edge.begin(); e_iter != cnst_edge.end(); ++e_iter) | ||||||
|  | 				{ | ||||||
|  | 					if (tmp_edge == *e_iter) // duplicate edge, remove from cnst_edge | ||||||
|  | 					{ | ||||||
|  | 						e_iter = cnst_edge.erase(e_iter); | ||||||
|  | 						removed = true; | ||||||
|  | 						break; // no need to search more | ||||||
|  | 					} | ||||||
|  | 				} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 				if (!removed) // not a duplicate edge, add to the cnst_edge | ||||||
|  | 				{ | ||||||
|  | 					cnst_edge.push_back(tmp_edge); | ||||||
|  | 				} | ||||||
|  | 			} | ||||||
|  | 		} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 		exist_tri.clear(); | ||||||
|  | 		exist_tri.reserve(remain_tri.size() + cnst_edge.size()); | ||||||
|  | 		// copy remain_tri to exist_tri | ||||||
|  | 		for (int r = 0; r < remain_tri.size(); ++r) | ||||||
|  | 		{ | ||||||
|  | 			exist_tri.push_back(remain_tri[r]); | ||||||
|  | 		} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 		// construct new triangles and add to exist_tri | ||||||
|  | 		for (int c = 0; c < cnst_edge.size(); ++c) | ||||||
|  | 		{ | ||||||
|  | 			tmp_tri = new triangle(cnst_edge[c].vert[0], cnst_edge[c].vert[1], &in_verts[i]); // order the vertex anti-clock wise | ||||||
|  | 			exist_tri.push_back(tmp_tri); | ||||||
|  | 		} | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	// remove any triangles has an assistant vertex from exist_tri | ||||||
|  | 	std::vector<triangle*>::iterator t_iter; | ||||||
|  | 	for (t_iter = exist_tri.begin(); t_iter != exist_tri.end(); ) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		tmp_tri = *t_iter; | ||||||
|  | 		if (tmp_tri->vert[0] == assit_vert[0] || tmp_tri->vert[0] == assit_vert[1] || tmp_tri->vert[0] == assit_vert[2] || tmp_tri->vert[0] == assit_vert[3] ||  | ||||||
|  | 			tmp_tri->vert[1] == assit_vert[0] || tmp_tri->vert[1] == assit_vert[1] || tmp_tri->vert[1] == assit_vert[2] || tmp_tri->vert[1] == assit_vert[3] ||  | ||||||
|  | 			tmp_tri->vert[2] == assit_vert[0] || tmp_tri->vert[2] == assit_vert[1] || tmp_tri->vert[2] == assit_vert[2] || tmp_tri->vert[2] == assit_vert[3]) | ||||||
|  | 		{ | ||||||
|  | 			// destroy the memory located and remove from the vector | ||||||
|  | 			t_iter = exist_tri.erase(t_iter); | ||||||
|  | 			delete tmp_tri; tmp_tri = nullptr; | ||||||
|  | 		} | ||||||
|  | 		else t_iter++; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	// copy exist_tri to out_tris and destroy memory located | ||||||
|  | 	out_tris.resize(exist_tri.size()); | ||||||
|  | 	for (int i = 0; i < exist_tri.size(); ++i) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		out_tris[i].set(exist_tri[i]->vert[0], exist_tri[i]->vert[1], exist_tri[i]->vert[2]); | ||||||
|  | 		delete exist_tri[i]; exist_tri[i] = nullptr; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	// destroy memory located for assit_vert | ||||||
|  | 	for (int i = 0; i < 4; ++i) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		delete assit_vert[i]; assit_vert[i] = nullptr; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  | 	return; | ||||||
|  | } | ||||||
|  |  | ||||||
|  | #endif // _BW_2D_DELAUNAY_H | ||||||
							
								
								
									
										36
									
								
								demo.cpp
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							
							
						
						
									
										36
									
								
								demo.cpp
									
									
									
									
									
										Normal file
									
								
							| @@ -0,0 +1,36 @@ | |||||||
|  | #include "delaunay.h" | ||||||
|  | #include "iostream" | ||||||
|  |  | ||||||
|  | int main(int argc, char const *argv[]) | ||||||
|  | { | ||||||
|  | 	std::vector<vertex2dc> points(10); | ||||||
|  | 	points[0].set(-0.7, -0.3, 0); | ||||||
|  | 	points[1].set(0.1, -0.4, 1); | ||||||
|  | 	points[2].set(-0.1, -0.1, 2); | ||||||
|  | 	points[3].set(-0.4, 0.0, 3); | ||||||
|  | 	points[4].set(-0.4, -0.3, 4); | ||||||
|  | 	points[5].set(-0.2, -0.1, 5); | ||||||
|  | 	points[6].set(-0.2, -0.6, 6); | ||||||
|  | 	points[7].set(-0.2, -0.4, 7); | ||||||
|  | 	points[8].set(-0.5, -0.5, 8); | ||||||
|  | 	points[9].set(-0.6, -0.2, 9); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	std::vector<triangle> elements; | ||||||
|  | 	triangulation(points, elements); | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	std::cout << "OFF\n"; | ||||||
|  | 	std::cout << points.size() << " " << elements.size() << " 0\n"; | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	for (int i = 0; i < points.size(); ++i) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		std::cout << points[i].x << " " << points[i].y << " 0\n"; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  |  | ||||||
|  | 	for (int i = 0; i < elements.size(); ++i) | ||||||
|  | 	{ | ||||||
|  | 		std::cout << "3 " << elements[i].vert[0]->id << " " << elements[i].vert[1]->id << " " << elements[i].vert[2]->id << std::endl; | ||||||
|  | 	} | ||||||
|  | 	return 0; | ||||||
|  | } | ||||||
|  |  | ||||||
|  |  | ||||||
		Reference in New Issue
	
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