How to represent a geometric line programmatically?

I have been trying to design a library to do some simple geometric computations in an Euclidean space regardless of its dimension. While it is easy to represent points, vectors, hyperspheres and hyperplanes in a generic fashion, I am still unable to find a generic way to represent a (infinite) line, even though lines share properties across dimensions.

My best guess is that I could store some of the parameters of its parametric equation since it is easy to extend a parametric equation to a line in a space of any dimension:

x = x0 + at
y = y0 + bt
z = z0 + ct
// can be extended to any dimension

But even with this equation, I can’t find what should be stored and what should not be in order to compare lines. With an ideal solution, two objects of type Line:

  • would be programmatically equal (with operator==),
  • would have equal representations in the memory.

What should I store in order to achieve that?

10

I think you’re on the right track with your parametric equation.

What you have there is the vector form of the line equation.

L = R + tV

Where R is [x0, y0, z0] and V is [a, b, c].

You just need to normalize your equations. You would do that by finding the value of R such that |R| is at a minimum, which occurs when R is perpendicular to V, or R.V = 0.

Also, since t can be scaled by any value, without changing the line, you should normalize V by dividing every coefficient by |V|

6

At a minimum, all you need to compare lines for equality is the parametric equation you already have.

Given lines L,M expressed as Dancrumb suggests:

L = X + tV
M = Y + tW

then L == M if V and W are parallel (or equal if they’re normalized to unit length and some “positive” direction), and Y=X+tV for some t.

To get memberwise equality, normalizing the vector length & direction is the first step, but you also need some rule to normalize the point. You could, for example, choose the point on your line which is closest to the origin, and use that.

Pseudo code for normalizing your vectors and points:

vec normalize_vec(vec v) {
  // 1. force unit length
  v = v/v.length();
  // 2. force positive direction
  for (int i = 0; i < v.dimension(); ++i) {
    if (v[i] < 0) {
      v = v * -1;
      break;
    }
    if (v[i] > 0)
      break;
    // keep going until the first nonzero element
  }
  return v;
}

point closest(point p, line l) {
  return (a-p).dot(l.vec) * l.vec;
}

line normalize_line(line l) {
  point new_pt = closest(point::origin, l);
  vec new_vec = normalize(l.vec);
  return line(new_pt, new_vec);
}

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa

How to represent a geometric line programmatically?

I have been trying to design a library to do some simple geometric computations in an Euclidean space regardless of its dimension. While it is easy to represent points, vectors, hyperspheres and hyperplanes in a generic fashion, I am still unable to find a generic way to represent a (infinite) line, even though lines share properties across dimensions.

My best guess is that I could store some of the parameters of its parametric equation since it is easy to extend a parametric equation to a line in a space of any dimension:

x = x0 + at
y = y0 + bt
z = z0 + ct
// can be extended to any dimension

But even with this equation, I can’t find what should be stored and what should not be in order to compare lines. With an ideal solution, two objects of type Line:

  • would be programmatically equal (with operator==),
  • would have equal representations in the memory.

What should I store in order to achieve that?

10

I think you’re on the right track with your parametric equation.

What you have there is the vector form of the line equation.

L = R + tV

Where R is [x0, y0, z0] and V is [a, b, c].

You just need to normalize your equations. You would do that by finding the value of R such that |R| is at a minimum, which occurs when R is perpendicular to V, or R.V = 0.

Also, since t can be scaled by any value, without changing the line, you should normalize V by dividing every coefficient by |V|

6

At a minimum, all you need to compare lines for equality is the parametric equation you already have.

Given lines L,M expressed as Dancrumb suggests:

L = X + tV
M = Y + tW

then L == M if V and W are parallel (or equal if they’re normalized to unit length and some “positive” direction), and Y=X+tV for some t.

To get memberwise equality, normalizing the vector length & direction is the first step, but you also need some rule to normalize the point. You could, for example, choose the point on your line which is closest to the origin, and use that.

Pseudo code for normalizing your vectors and points:

vec normalize_vec(vec v) {
  // 1. force unit length
  v = v/v.length();
  // 2. force positive direction
  for (int i = 0; i < v.dimension(); ++i) {
    if (v[i] < 0) {
      v = v * -1;
      break;
    }
    if (v[i] > 0)
      break;
    // keep going until the first nonzero element
  }
  return v;
}

point closest(point p, line l) {
  return (a-p).dot(l.vec) * l.vec;
}

line normalize_line(line l) {
  point new_pt = closest(point::origin, l);
  vec new_vec = normalize(l.vec);
  return line(new_pt, new_vec);
}

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật