Region.IsVisible（PointF）对于大浮点值的性能非常慢
我遇到了一个奇怪的性能问题，对我正在经历的行为进行解释会很棒。
我正在使用System.Drawing.Region.IsVisible（PointF）来确定一个点是否在多边形内。 这通常效果很好，但昨天我注意到，如果多边形很复杂并且由大的x和y值组成，则IsVisible方法的性能会变得非常慢。
下面是一些重现问题的代码（以及显示多边形形状的图像），对于较大的数组大小而言，遗憾的是，在问题出现之前，多边形需要非常复杂。
当在原始点上调用IsVisible时，我的机器需要460 651毫秒才能完成，而当我首先将所有点除以1000，然后调用该方法时，它需要1毫秒。 为什么我在时间上看到如此大的差异？ 我不认为浮动的实际值会影响性能。
using System; using System.Diagnostics; using System.Drawing; using System.Drawing.Drawing2D; using System.Linq; namespace PerformanceTest { class Program { static void Main(string[] args) { // Create complex polygon with large x and y values float[] xValues = {1.014498E+07f, 1.016254E+07f, 1.019764E+07f, 1.021519E+07f, 1.023274E+07f, 1.026785E+07f, 1.026785E+07f, 1.02854E+07f, 1.02854E+07f, 1.030295E+07f, 1.03205E+07f, 1.033805E+07f, 1.035561E+07f, 1.037316E+07f, 1.039071E+07f, 1.040826E+07f, 1.042581E+07f, 1.044337E+07f, 1.046092E+07f, 1.047847E+07f, 1.049602E+07f, 1.051357E+07f, 1.054868E+07f, 1.056623E+07f, 1.058378E+07f, 1.060133E+07f, 1.061888E+07f, 1.061888E+07f, 1.063644E+07f, 1.065399E+07f, 1.068909E+07f, 1.068909E+07f, 1.070664E+07f, 1.07242E+07f, 1.074175E+07f, 1.074175E+07f, 1.07593E+07f, 1.07593E+07f, 1.077685E+07f, 1.07944E+07f, 1.07944E+07f, 1.081196E+07f, 1.081196E+07f, 1.081196E+07f, 1.082951E+07f, 1.084706E+07f, 1.084706E+07f, 1.086461E+07f, 1.086461E+07f, 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9016790f, 9034265f, 9034265f, 9051738f, 9051738f, 9051738f, 9051738f, 9051738f, 9051738f, 9051738f, 9016790f, 8999316f, 8964366f, 8946893f, 8929418f, 8911944f, 8876994f, 8859521f, 8842046f, 8824572f, 8807097f, 8789622f, 8772149f, 8754674f, 8702250f, 8667302f, 8649828f, 8632353f, 8614878f, 8597405f, 8579930f, 8562456f, 8544981f, 8510033f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8492558f, 8510033f, 8544981f, 8544981f, 8562456f, 8562456f, 8597405f, 8614878f, 8632353f, 8667302f, 8702250f, 8719725f, 8754674f, 8789622f, 8824572f, 8842046f, 8859521f, 8876994f, 8911944f, 8929418f, 8964366f, 8964366f, 8999316f, 9016790f, 9034265f, 9086688f, 9104162f, 9139110f, 9156585f, 9174060f, 9209009f, 9243957f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9261432f, 9243957f, 9226482f, 9191534f, 9174060f, 9156585f, 9086688f, 9051738f, 9034265f, 8999316f, 8981841f, 8964366f, 8929418f, 8894469f, 8876994f, 8842046f, 8824572f, 8807097f, 8789622f, 8772149f, 8754674f, 8702250f, 8684777f, 8667302f, 8667302f, 8649828f, 8614878f, 8597405f, 8579930f, 8562456f, 8562456f, 8527506f, 8510033f, 8492558f, 8475084f, 8440134f, 8422661f, 8422661f, 8387712f, 8370237f, 8370237f, 8370237f, 8370237f, 8370237f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8335289f, 8352763f, 8370237f, 8405186f, 8440134f, 8457609f, 8492558f, 8510033f, 8527506f, 8562456f, 8579930f, 8597405f, 8597405f, 8632353f, 8632353f, 8667302f, 8702250f, 8719725f, 8754674f, 8754674f, 8754674f, 8754674f, 8754674f, 8754674f, 8754674f, 8754674f, 8737200f, 8719725f, 8702250f, 8684777f, 8667302f, 8649828f, 8632353f, 8614878f, 8562456f, 8527506f, 8440134f, 8422661f, 8387712f, 8352763f, 8317815f, 8300340f, 8282865f, 8265391f, 8247917f, 8212968f, 8212968f, 8160545f, 8143071f, 8125596f, 8108121f, 8108121f, 8090647f, 8090647f, 8073173f, 8073173f, 8055699f, 8055699f, 8055699f, 8038224f, 8038224f, 8038224f, 8038224f, 8038224f, 8020749f, 8020749f, 8003275f, 8003275f, 7985801f, 7950852f, 7933377f, 7915903f, 7915903f, 7880955f, 7863480f, 7846005f, 7828531f, 7793583f, 7776108f, 7758633f, 7741159f, 7723685f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7706211f, 7723685f, 7723685f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7741159f, 7723685f, 7723685f, 7688736f, 7671261f, 7653787f, 7583889f, 7566415f, 7513992f, 7461569f, 7444095f, 7409145f, 7374197f, 7356723f, 7321773f, 7304299f, 7286825f, 7269351f, 7251876f, 7234401f, 7199453f, 7181979f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7164504f, 7181979f, 7199453f }; PointF[] points = xValues.Zip(yValues, (x, y) => new PointF(x, y)).ToArray(); // Create a region with the original values GraphicsPath pathWithOriginalPoints = new GraphicsPath(); pathWithOriginalPoints.AddPolygon(points); Region regionFromOriginalPoints = new Region(pathWithOriginalPoints); // Create a region with the values divided by 1000 GraphicsPath pathDividedBy1000 = new GraphicsPath(); pathDividedBy1000.AddPolygon(points.Select(p => new PointF(pX/1000f, pY/1000f)).ToArray()); Region regionDividedby1000 = new Region(pathDividedBy1000); // Time call to Region.IsVisible(PointF) var stopwatch = Stopwatch.StartNew(); Console.WriteLine("Computing region.IsVisible for points divided by 1000:"); regionDividedby1000.IsVisible(new PointF(0f, 0f)); var dividedBy1000Timing = stopwatch.ElapsedMilliseconds; Console.WriteLine($"Elapsed time: {dividedBy1000Timing} ms"); stopwatch.Restart(); Console.WriteLine("Computing region.IsVisible for original points"); regionFromOriginalPoints.IsVisible(new PointF(0f, 0f)); var originalTiming = stopwatch.ElapsedMilliseconds; Console.WriteLine($"Elapsed time: {originalTiming} ms"); } } } 
TLTR
执行一次Region.IsVisible(Point)调用所花费的时间根本不取决于点数。 相反，它取决于完全和精确覆盖该区域所需的矩形数量 。 这取决于……：
- 这些点描述的形状和通常
- 形状的大小。
示例1：矩形区域有四个点，它总是需要一个矩形来覆盖它。 如果你想添加大量的点，只要它们都位于矩形的两侧，这就不会改变！
示例2：圆形区域（！）也有四个点（ ），但是需要完全覆盖它的矩形数量取决于该圆的直径。 查看底部的图形！
全文
Region不是我称之为“记录良好”的课程。
您可以看到内部工作似乎依赖于RegionData ，可以通过调用var RData = your Region.GetRegionData()来访问它。
在这里也是如此：至少可以说没有详细记录。 也许我只是找不到它，但似乎没有关于这些字节结构的信息。
（下面的数字表明，每个点需要1个字节作为类型指示符加上2 + 4个字节用于两个浮点坐标。这就像GraphicsPath的PathPoints&PathTypes 。在你的例子中有924 + 1点和1 + 2 * 4个字节，这组成8325个字节;另外27个字节; 8个可以保持缩放…）
但有一件事很有意思：从你的两个 Regions查看RegionData ，可以很容易地看到它们具有相同的大小..： 8352 。 这表明RegionData与额外时间没有直接关系。
但还有另一个有点同样神秘的内容：记录错误的电话： GetRegionScans 。 MSDN对此说了这样的话：
返回应用指定矩阵变换后近似此Region的RectangleF结构数组。
首先让我们看看如果我们为您的两个区域进行’扫描’，会发生什么：
Matrix M = new Matrix(); var scans1 = regionFromOriginalPoints.GetRegionScans(M); var scans2 = regionDividedby1000.GetRegionScans(M);
我使用简单的单位矩阵（*），即没有变换，这些是结果：
scans1.Length = 5.960.690 scans2.Length = 5.956
所以它创建了1000倍以上的矩形来逼近Region ，而且，这样做也需要花费很多时间..：
这并不奇怪：未缩放的路径覆盖了一个巨大的区域并且近似它我会期望需要更多的矩形。 我不知道近似是如何工作的，但它可能决定，即使返回RectangleF ，也不需要任何边长度小于1像素的矩形。
所以我得出结论， IsVisible调用内部需要创建那些近似矩形 ，它需要足够的覆盖区域内的每个完整像素 。 （请注意， Region不支持部分/消除锯齿的像素！）区域边界越大，像素越多，扫描过程所需的时间越长。
我还认为严格来说，扫描过程会占用时间。
下一步 ：做一个RectangleF.Contains(Point)应该非常快，即使是一百万次调用。 让我们来看看; 当我衡量这个：
int hits = 0; PointF pt = new PointF(123.456f, 789.012f); foreach (RectangleF r in scans1) if (r.Contains(pt)) hits++;
..只需42ms即可完成。 因此，一旦缓存了扫描矩形，就可以轻松地对它们进行大量的命中测试， 而不是单独进行IsVisible调用。
以下是数字摘要：
你原来的路径：
多边形点数= 924
regionData1.Length = 8.352
scans1.Length = 5.960.690
经过时间1：453.187毫秒路径缩小1000：
多边形点数= 924
regionData2.Length = 8.352
scans2.Length = 5.956
经过时间2：2毫秒全套扫描的经过时间：41毫秒
最后 ：为了更好地理解扫描矩形，我用一个交替颜色的圆近似：
for (int i = 0; i < scans.Length; i++) g.FillRectangle(i%2 == 0 ? Brushes.ForestGreen : Brushes.Salmon, scans[i]);
您可以看到在每个行的顶部和底部是一个矩形，因为此处曲线是平的，x坐标快速向外移动。 我们越接近中间，矩形就可以得到更大的（即......更高）...所以我们可以看到近似严格遵循行 ...
即使边界矩形高于宽度也是如此，使用列可以使用更少的矩形：
这里两个椭圆（ 222x111和111x222 ）近似为85 水平条纹。 由于曲率不同，这比圆圈小。
（*） - 我们跳过了Matrix ; 但它可用于通过向上或向下缩放数据来修改结果。 圆的Height为222像素，需要135扫描矩形来近似它。 如果我们放大Matrix ，（即用于表示Region的Graphics对象）： m.Scale(10,10); 需要1315扫描矩形来覆盖放大的圆圈。
因此，可以使用按比例缩小0.001f的矩阵，而不是缩放数据点; 但它只会测试按比例缩小的版本，可能会错过边框周围的像素或包含错误的像素。 所以最好只使用你真正需要的正确比例..
（* *）注意圆形GraphicsPath确实有13个 PathPoints ; 但这些只是四个真实点（再加上第一个重复关闭图形）加上每对点之间的两个控制点; 所以5 + 4 * 2 = 13.另请注意， GraphicsPath中的任何一行都是直线或贝塞尔曲线。 这包括弧形，椭圆形和圆形！
我们一直在努力解决同样的问题：使用50k点多边形，在IsVisible（）方法后面构建矩形需要45秒。 我们试图缓存这些数据，但最后我们有超过1百万个矩形; 对于多个区域，我们有数百兆字节的数据要缓存。
最后我们转到PNPoly算法，只需几毫秒：
https://wrf.ecse.rpi.edu/Research/Short_Notes/pnpoly.html
这里的c＃版本：
public bool IsVisible(Point p, List points) { int i, j = points.Count - 1; bool isVisible = false; for (i = 0; i < points.Count; i++) { if (points[i].Y < pY && points[j].Y >= pY || points[j].Y < pY && points[i].Y >= pY) { if (points[i].X + (pY - points[i].Y) / (points[j].Y - points[i].Y) * (points[j].X - points[i].X) < pX) { isVisible = !isVisible; } } j = i; } return isVisible; }