将矩形定义为两点或原点/大小？

Question

这是一个在我的职业生涯中多次出现的问题，它把我和我的同事分成了两个阵营。 我认为最好在这个网站上一劳永逸地回答这个问题。

几乎所有图形 UI 库都实现了 Rectangle 结构，但它们的实现方式通常分为两种可能的选择：

1. 矩形被定义为同一坐标系中的两个二维点，通常命名为 p0 和 p1，或者具有单独的分量，如 x0、y0、x1、y1。
2. 矩形被定义为二维原点和大小向量，通常命名为 position 和大小，或者单独命名为 x、y、宽度、高度。

现在，假设我要编写一个 UI 库，我应该选择这两个选项中的哪一个？

更新：问题涉及实现，而不是接口。 当然，矩形的接口可以很好地支持这两种方法，但是如何在矩形内存储数据呢？

Answer 1

为什么不两者都选？

真的，唯一重要的是你的库和它的内部之间的接口。 或者，您的用户将如何使用图书馆。 您可以随心所欲地存储矩形的信息，但是应该将其封装在远离用户的地方，这样他们就不必担心矩形的存储方式，只需知道它确实是一个矩形即可。

换句话说，如果您正在编写面向 object 的代码，那么在选择两者时，您可以根据需要存储矩形，然后让您的用户使用任一方法创建一个矩形。

例如，您的声明可能如下所示：

class Rectangle
{
public:
    Rectangle(Point p1, Point p2);
    Rectangle(Point origin, int width, int height);
    ...
};

（C++，因为你标记了它）

其中 Point 是一些 class：

class Point
{
public:
    Point(int x, int y) : mX(x), mY(y) {}
private:
    int mX;
    int mY;
};

这样，您的库不限于仅支持一种用于创建矩形的规范。

就具体实施而言，这真的无关紧要。 它们都可以工作并且可以很容易地相互转换并使用相同数量的 memory，因此使用其中一个不会对性能产生重大影响。

为了简化开发，请考虑矩形的用例。 查看您需要为 class 编写的每个成员 function 并考虑哪种格式可以更轻松地编写这些函数。

如果是我，我可能会用这两个点来实现它。

编辑：为什么我认为以任何一种方式实施它在大多数情况下都没有任何区别的学术方法。

假设有一个成员 function 或对我们的矩形 class 的操作确实对我们的矩形起作用或进行一些计算。 假设一种实现方法（宽度/高度/原点或两点）将比其他实现更快地执行此操作。

我们可以使用以下方法从实现宽度/高度/原点转换：

// assuming x0,y0 is top left and x1,y1 is bottom right
x0 = originX;
y0 = originY;
x1 = originX + width;
y1 = originY + height;

我们可以通过以下方式从实现中转换两点：

// assuming x0,y0 is top left and x1,y1 is bottom right
originX = x0;
originY = y0;
width = x1 - x0;
height = y1 - y0;

因此，执行此操作比其他实现慢得多/差得多的实现可以在 O(1) 运行时间内转换为其他实现，因此其他实现不会比第一个实现好多少。

除非您每秒执行此操作数千次或在性能极其受限的设备上，否则我坚信不会有性能差异。 已经没有 memory 差异，因为这两种实现几乎只存储 4 个浮点数/整数。

这几乎留下了编码的便利性，就像我在上面的原始帖子中所说的那样，您可以简单地“考虑矩形的用例是什么。看看每个成员 function，您需要为该 class 编写并思考关于哪种格式会使编写这些函数更容易。”

Answer 2

毫无疑问，这当然完全取决于您面临的问题。

对于图形绘制算法，第二个选项似乎有一个非常小的优势恕我直言。 而对于在欧几里德平面上定义的一般“几何”算法 - 第一个选项更方便一些。

此外，有一次我正在研究一种在地球表面定义的算法。 意思是，x,y坐标分别代表经度/纬度。 x坐标显然是循环的。 在这种特定情况下，为了定义（某种）矩形 - 仅定义角是不够的，您还需要一个方向。 这可以通过第一个点 (p0) 是最左边的点，而第二个点 (p1) - 最右边的约定来处理。 但我更喜欢切换到第二个约定，在那里你自然有一个角和一个偏移向量。