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BZOJ 1845 CQOI 2005 三角形面积并 扫描线
题目大意:给出一些三角形,求这些三角形面积的并。
思路:应该可以辛普森积分,但是应该会很麻烦。。
以前扫描线就写过矩形的用数据结构维护的那种,和计算几何不占边,这次才是好好写了一次正宗的扫描线。不得不说这个算法还是很靠谱的。
其实这个思路不仅限于三角形面积的并,所有凸多边形的面积并应该都可以解决。
对于任意由线段组成的图形,对这个图形进行多次的划分,总可以将这个图形划分成梯形,面积也很好计算。那么按照什么划分呢?将所有三角形的边都求交点,不难发现,以这些点为划分依据的话,相邻两点之间一定是一个或者多个梯形或三角形(可以看成是特殊的梯形)。因为相邻两点之间不存在其他拐点。这样就把整个图划分成了很多梯形的和。
由于每次区间中的不一定是一个梯形,这些梯形的中位线总长需要将x=x‘这条线与所有三角形相交的区域求交,然后再计算。这就可以随便乱搞了,反正扫描线的总体时间复杂度是O(n^3)的,别比这个大就行了。这就是扫描线的基本思路。
有一些细节,刚开始写处处碰壁。。。
比如按照横坐标划分,就会有数据中有的三角形的边垂直于x轴,不好计算上底和下底,就不好计算面积了。可以转化一下,我们只需要计算这个梯形的中位线长。一定不会有一条边在梯形的中位线上,所以就避免了这个问题。
剩下的就可以尽情的乱搞了。。。
CODE:
#include <cmath> #include <cstdio> #include <cstring> #include <iomanip> #include <iostream> #include <algorithm> #define MAX 110 #define EPS 1e-7 using namespace std; #define DCMP(a) (fabs(a) < EPS) #define INRANGE(l,r,c) ((c) <= (r) && (c) >= (l)) struct Point{ double x,y; void Read() { scanf("%lf%lf",&x,&y); } Point(double _,double __):x(_),y(__) {} Point() {} bool operator <(const Point &a)const { return x < a.x; } Point operator +(const Point &a)const { return Point(x + a.x,y + a.y); } Point operator -(const Point &a)const { return Point(x - a.x,y - a.y); } Point operator *(double a)const { return Point(x * a,y * a); } }a,b,c,point[MAX * MAX * 10]; int points; struct Line{ Point p,v; double alpha; Line(Point _,Point __):p(_),v(__) { alpha = atan2(v.y,v.x); } Line() {} }line[MAX << 2]; int lines; struct Interval{ double l,r; Interval(double _,double __):l(_),r(__) { if(l > r) swap(l,r); } Interval() {} bool operator <(const Interval &a)const { if(l == a.l) return r < a.r; return l < a.l; } }interval[MAX]; int intervals; inline double Cross(const Point &p1,const Point &p2) { return p1.x * p2.y - p2.x * p1.y; } inline Point GetIntersection(const Line &a,const Line &b) { Point u = a.p - b.p; double temp = Cross(b.v,u) / Cross(a.v,b.v); return a.p + a.v * temp; } inline void Sort(double &y1,double &y2,double &y3) { double arr[] = {y1,y2,y3}; sort(arr,arr + 3); y1 = arr[0],y2 = arr[1],y3 = arr[2]; } struct Triangle{ Line _a,b,c; Point p1,p2,p3; double w,s,a,d; void MakeTriangle(const Point &p,const Point &_p,const Point &__p) { p1 = p,p2 = _p,p3 = __p; _a = line[++lines] = Line(p1,p2 - p1); b = line[++lines] = Line(p2,p3 - p2); c = line[++lines] = Line(p3,p1 - p3); w = max(p1.y,max(p2.y,p3.y)); s = min(p1.y,min(p2.y,p3.y)); a = min(p1.x,min(p2.x,p3.x)); d = max(p1.x,max(p2.x,p3.x)); } void GetInterval(double x) { if(!INRANGE(a,d,x)) return ; Line l(Point(x,0),Point(0,1)); Point pa = GetIntersection(l,_a),pb = GetIntersection(l,b),pc = GetIntersection(l,c); double x1 = p1.x,x2 = p2.x,x3 = p3.x; if((INRANGE(x1,x2,x) || INRANGE(x2,x1,x)) && (INRANGE(x1,x3,x) || INRANGE(x3,x1,x))) interval[++intervals] = Interval(pa.y,pc.y); else if((INRANGE(x1,x2,x) || INRANGE(x2,x1,x)) && (INRANGE(x2,x3,x) || INRANGE(x3,x2,x))) interval[++intervals] = Interval(pa.y,pb.y); else interval[++intervals] = Interval(pb.y,pc.y); } }triangle[MAX]; int cnt; int main() { cin >> cnt; for(int i = 1; i <= cnt; ++i) { a.Read(); b.Read(); c.Read(); triangle[i].MakeTriangle(a,b,c); } for(int i = 1; i <= lines; ++i) for(int j = 1; j <= lines; ++j) if(!DCMP(Cross(line[i].v,line[j].v))) point[++points] = GetIntersection(line[i],line[j]); sort(point + 1,point + points + 1); double area = .0; for(int i = 2; i <= points; ++i) { if(DCMP(point[i].x - point[i - 1].x)) continue; static double last_x = point[1].x; double now = .0,x = (point[i].x + last_x) / 2; intervals = 0; for(int j = 1; j <= cnt; ++j) triangle[j].GetInterval(x); sort(interval + 1,interval + intervals + 1); for(int j = 1; j <= intervals; ++j) { double l = interval[j].l,r = interval[j].r; int k; for(k = j + 1; k <= intervals; ++k) { if(interval[k].l <= r) r = max(r,interval[k].r); else break; } now += r - l; j = k - 1; } area += now * (point[i].x - last_x); last_x = point[i].x; } cout << fixed << setprecision(2) << area - EPS << endl; return 0; }
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