Clipper1

项目地址： https://github.com/AngusJohnson/Clipper

官方文档： http://www.angusj.com/delphi/clipper.php

NuGet： Clipper（多个第三方移植版）

许可证： Boost Software License 1.0

概述

Clipper1 主要特征：

• 整数算法（IntPoint），通过 scale 系数模拟浮点
• 核心 API：Clipper、ClipperOffset、ClipperBase
• 支持：布尔运算 + 偏移 + 多边形简化
• 多语言移植：C++（含 Header-only）、C#、Delphi/Pascal、JS、Python

新项目优先使用 Clipper2，其性能与 API 均优于 Clipper1。本 SKILL 主要用于维护遗留代码。

安装

# C#
dotnet add package Clipper

# JavaScript
npm install js-clipper          # 或 clipper-lib

# Python
pip install pyclipper

C++ 通常直接拷贝 clipper.hpp/.cpp 到工程。

核心数据结构

using ClipperLib;
using IntPoint = ClipperLib.IntPoint;

const long Scale = 1000000;     // 浮点 → 整数缩放因子

List<IntPoint> path = new() {
    new IntPoint(0, 0),
    new IntPoint(100 * Scale, 0),
    new IntPoint(100 * Scale, 100 * Scale),
    new IntPoint(0, 100 * Scale),
};
List<List<IntPoint>> paths = new() { path };

布尔运算

var clipper = new Clipper();
clipper.AddPath(subject, PolyType.ptSubject, true);   // true = 闭合
clipper.AddPath(clip,    PolyType.ptClip,    true);

var solution = new List<List<IntPoint>>();
clipper.Execute(ClipType.ctUnion, solution,
    PolyFillType.pftNonZero, PolyFillType.pftNonZero);

ClipType：ctIntersection、ctUnion、ctDifference、ctXor PolyFillType：pftEvenOdd、pftNonZero、pftPositive、pftNegative

多边形偏移（ClipperOffset）

var co = new ClipperOffset();
co.AddPaths(paths, JoinType.jtRound, EndType.etClosedPolygon);

var solution = new List<List<IntPoint>>();
co.Execute(ref solution, 10 * Scale);     // 正：外扩；负：内缩

JoinType：jtSquare、jtMiter、jtRound EndType：etClosedPolygon、etClosedLine、etOpenButt、etOpenSquare、etOpenRound

PolyTree（保留环层级）

var tree = new PolyTree();
clipper.Execute(ClipType.ctUnion, tree,
    PolyFillType.pftNonZero, PolyFillType.pftNonZero);

foreach (var node in tree.Childs)        // 顶层是外环
    foreach (var hole in node.Childs)    // 子节点是孔
        Console.WriteLine(hole.Contour.Count);

实用方法

double area    = Clipper.Area(path);
bool   ccw     = Clipper.Orientation(path);
var    cleaned = Clipper.CleanPolygon(path, 1.415);    // 去重/共线
var    simp    = Clipper.SimplifyPolygon(path, PolyFillType.pftNonZero);
var    reverse = Clipper.ReversePath(path);

Python（pyclipper）

import pyclipper

scale = 1_000_000
subj  = [[(0,0),(100,0),(100,100),(0,100)]]
clip  = [[(50,50),(150,50),(150,150),(50,150)]]

pc = pyclipper.Pyclipper()
pc.AddPaths(pyclipper.scale_to_clipper(subj, scale),
            pyclipper.PT_SUBJECT, True)
pc.AddPaths(pyclipper.scale_to_clipper(clip, scale),
            pyclipper.PT_CLIP, True)
sol = pc.Execute(pyclipper.CT_UNION,
                 pyclipper.PFT_NONZERO,
                 pyclipper.PFT_NONZERO)
sol = pyclipper.scale_from_clipper(sol, scale)

# 偏移
pco = pyclipper.PyclipperOffset()
pco.AddPaths(pyclipper.scale_to_clipper(subj, scale),
             pyclipper.JT_ROUND, pyclipper.ET_CLOSEDPOLYGON)
sol = pco.Execute(10 * scale)

C++ 用法

#include "clipper.hpp"
using namespace ClipperLib;

Paths subj{{ {0,0},{1000,0},{1000,1000},{0,1000} }};
Paths clip{{ {500,500},{1500,500},{1500,1500},{500,1500} }};
Clipper c;
c.AddPaths(subj, ptSubject, true);
c.AddPaths(clip, ptClip, true);
Paths solution;
c.Execute(ctUnion, solution, pftNonZero, pftNonZero);

典型工作流

工作流一：CAD/GIS 中多边形布尔运算

1. 确定浮点精度需求，选定 scale 系数（如 1,000,000 表示微米精度）
2. 将输入几何（Polygon/MultiLine 等）转换为 List<IntPoint> 格式，乘以 scale 取整
3. 创建 Clipper 实例，AddPath 添加 Subject 和 Clip
4. 调用 Execute 执行布尔运算（Union/Intersect/Difference/Xor）
5. 将结果坐标除以 scale 还原为浮点坐标
6. 如需保留孔洞关系，使用 PolyTree 替代 List<List<IntPoint>>

工作流二：多边形轮廓偏移（生成安全区/缓冲区）

1. 构建多边形路径（闭合路径用 etClosedPolygon，开放用 etOpenButt 等）
2. 创建 ClipperOffset，通过 AddPaths 添加输入
3. 调用 Execute，正值为外扩（膨胀），负值为内缩（侵蚀）
4. 检查结果是否自交——偏移前可先用 SimplifyPolygon 清理输入
5. 输出偏移后的多边形用于刀路生成、安全距离计算等

与 Clipper2 主要差异

迁移要点：

• IntPoint → Point64
• 移除 scale，使用 PathsD 或保留 Paths64
• API 改为静态函数

常见问题

AI 使用建议

• 推荐工作流模式：AI 助手应将几何数据统一转换为 Clipper 的整数坐标格式（选择恰当的 scale），然后按「创建 Clipper → 添加路径 → 执行运算 → 还原坐标」的流程处理。对于带孔多边形，优先使用 PolyTree 保留层级关系。
• 关键注意事项：① scale 选择需权衡精度与整数溢出——常用 1e6（微米级）；② Clipper1 的闭合路径不需要重复首点；③ PolyFillType 需 Subject 和 Clip 各指定一次，非零环绕（NonZero）是最常用的填充规则；④ Clipper1 为非线程安全，多线程需各自持有实例。
• 常用代码模式：new Clipper() → AddPath(subject, ptSubject, true) → AddPath(clip, ptClip, true) → Execute(ctUnion, solution, pftNonZero, pftNonZero)。

相关技能

• clipper2 — 新一代多边形裁剪/偏移库（推荐新项目使用）：../clipper2/SKILL.md
• qcad — 2D CAD 软件，内置 DXF 多边形编辑能力：../qcad/SKILL.md
• librecad — 开源 2D CAD，可用于可视化 Clipper 结果：../librecad/SKILL.md

参考资源

• 仓库：https://github.com/AngusJohnson/Clipper
• 文档：http://www.angusj.com/delphi/clipper.php
• pyclipper：https://github.com/fonttools/pyclipper
• 中文教程（znlgis）：https://znlgis.github.io/cad/tutorial/clipper1/