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计算几何 二维凸包问题 Andrew算法
凸包:把给定点包围在内部的、面积最小的凸多边形。
Andrew算法是Graham算法的变种,速度更快稳定性也更好。
首先把所有点排序,按照第一关键字x第二关键字y从小到大排序,删除重复点后得到点序列P1...Pn。
1)把P1,P2放入凸包中,凸包中的点使用栈存储
2)从p3开始,当下一个点在凸包当前前进方向(即直线p1p2)左边的时候继续;
3)否则依次删除最近加入凸包的点,直到新点在左边。
如图,新点P18在当前前进方向P10P15的右边(使用叉积判断),因此需要从凸包上删除点P15和P10,让P8的下一个点为P18。重复该过程直到碰到最右边的Pn,求出下凸包即凸包的下轮廓。然后从Pn反过来重复该步骤求出上凸包,合并起来后就是完整的凸包。
该算法扫描为O(n)复杂度,排序O(nlogn)。
C++ code(刘汝佳《算法竞赛入门经典-训练指南》模板)
#include <iostream> #include <cstdio> #include <cstring> #include <cstdlib> #include <algorithm> #include <cmath> using namespace std; const double eps = 1e-8,Pi=3.14159265; int n; inline int dcmp(double x)//三态函数 { if(fabs(x) < eps) return 0; else return x>0 ? 1 : -1; } #define Vector Point struct Point { double x,y; inline Point(double x=0,double y=0):x(x),y(y) {} }p[10000+5],ch[10000+5]; bool myCmp(Point A, Point B) { if(A.x != B.x) return A.x < B.x; else return A.y < B.y; } Vector operator + (Vector A, Vector B) {return Vector(A.x + B.x, A.y + B.y);} Vector operator - (Vector A, Vector B) {return Vector(A.x - B.x, A.y - B.y);} bool operator == (const Vector& A, const Vector& B) {return dcmp(A.x-B.x)==0 && dcmp(A.y-B.y)==0;} inline double Cross(Vector A, Vector B)//叉积 { return A.x * B.y - A.y * B.x; } int ConvexHull() { sort(p,p+n,myCmp); int m = 0; for(int i = 0; i <n; i++) { while(m > 1 && dcmp(Cross(ch[m-1]-ch[m-2], p[i]-ch[m-2])) <= 0) m--; ch[m++] = p[i]; } int k = m; for(int i = n-2; i >= 0; i--) { while(m > k && dcmp(Cross(ch[m-1]-ch[m-2], p[i]-ch[m-2])) <= 0) m--; ch[m++] = p[i]; } if(n > 1) m--; return m; } double Dis(Point A, Point B) { return sqrt((A.x - B.x)*(A.x - B.x) + (A.y - B.y)*(A.y - B.y)); } int main() { int m; cin>>n; for(int i = 0; i < n; i++) { int a,b; cin>>a>>b; p[i] = Point(a,b); } m = ConvexHull(); //计算凸包周长 double ans=0.0; for(int i = 0; i < m-1; i++) ans += Dis(ch[i],ch[i+1]); ans += Dis(ch[m-1],ch[0]); printf("%.1f",ans); }
例题:
wikioi1298
求解二维凸包并计算周长
poj1113
本题翻译:http://blog.csdn.net/lytning/article/details/24046075
求解二维凸包并加入一个圆的周长
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