两个风向的差异

Question

我想绘制显示一段时间内两个风向差异的图表（由不在同一地点的两个不同传感器测量）。

我将两个值都显示为方位角，即北 = 0、东 = 90、南 = 180、西 = 270。我正在考虑以下要求：

1. 差异的绝对值应为 +0.. +180，以便使用两个值之间的较小角度
2. 对于值B和值A之间的角度在时钟方向上较小的情况（例如值B = 50，值A = 10或值B = 50，值A = 350），差值的符号应通过定义正值来定义，而使用负值如果逆时钟方向的角度较小（例如相反）

我认为这个要求也可以理解，所以我想旋转参考系统以使 valueA 获得方位角 = 0，然后返回值 B 在比例尺上的方位角 -180.. +180。

我有这样的事情：

diff = abs(valueB - valueA)
if (diff >= 180) diff = 360 - diff

if (valueA < 180) offsetA = valueA else offsetA = valueA - 360
offsetB = valueB - offsetA
if (offsetB < 0) offsetB = offsetB + 360
if (offsetB >= 360) offsetB = offsetB - 360
if (offsetB > 180) diff = (-1) * diff

问题 1：是否可以使用更短的代码？

问题2：两个风向之间的差异有更好的表述吗？ 我看不出如何使用 Wind Rose（非常适合表示速度 + 方向）来表示该时间段内两个方向之间的差异。

问题3：我会用Python或者R，有没有库已经实现了这样的功能？

如果其他SE论坛更合适，请提出建议。

Answer 1

在我早在 2011 年写的一篇 CodeProject 文章“C++11 的循环值数学和统计”中，我解决了同样的问题。 我称它为两个圆形值之间的定向距离。

如果输入在 [0..360) 范围内，您可以使用以下内容：

// the length of the directed walk from c1 to c2, with the lowest absolute-value length
// return value is in [-180, 180)
double Sdist(double c1, double c2)
{
    double d = c2 - c1;
    if (d <  -180.) return d + 180.;
    if (d >=  180.) return d - 180.;
                    return d       ;
}

我还为圆形值定义了另一种距离类型：递增距离（顺时针）。

// the length of the increasing walk from c1 to c2 with the lowest length
// return value is in [0, 360)
double Pdist(double c1, double c2)
{
    return c2 >= c1 ? c2 - c1 : 360. - c1 + c2;
}

请参阅文章中的第 8 和第 9 节。 GitHub 上还提供了这篇文章和带有一些修复的源代码。