【2011-2012 ACM-ICPC Pacific Northwest Regional Contest C】A Classic Myth【点集最小平行四变形覆盖】
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2022-04-01 17:55:30
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题意:
给出n个点的坐标,求一个面积最小的平行四边形覆盖这n个点,输出平行四边形面积。
思路:
类似于求点集的最小矩形覆盖。求矩形时,我们可以得知凸包上至少有一条边与矩形边重合。而对于平行四边形来说,凸包上至少有两条边与最后的平行四边形重合。
由于n只有1000,因此我们可以n^2枚举,求出所有两条边构成的平行四边形。而对于平行四边形面积,我们可以知道,只要求出平行四边形两条边到对面平行边的距离,再知道两条边之间的夹角,我们就可以求出这个平行四边形。
因此我们只需要预处理出对于每条边来说,凸包上点距离该边的最远距离即可。
代码:
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#define rep(i,a,b) for(int i = a; i <= b; i++)
#define LOG1(x) cout << "x: " << x << endl;
#define LOG2(x,y) cout << "x: " << x << ", y: " << y << endl;
#define LOG3(x,y,z) cout << "x: " << x << ", y: " << y << ", z: " << z << endl;
#define LOG4(x,y,z,h) cout << "x: " << x << ", y: " << y << ", z: " << z << ", h: " << h << endl;
#define pi acos(-1.0)
#define cross(p1,p2,p3) ((p2.x-p1.x)*(p3.y-p1.y)-(p3.x-p1.x)*(p2.y-p1.y)) //向量(p1,p2)与(p1,p3)叉乘
#define crossOp(p1,p2,p3) sign(cross(p1,p2,p3)) //判断正负,顺时针为负, 为0则代表三点共线
using namespace std;
//实数比较
typedef double db;
const db EPS = 1e-9;
inline int sign(db a) {return a < -EPS ? -1 : a > EPS; } //返回-1表示a < 0, 1表示a > 0, 0表示a = 0
inline int cmp(db a, db b) {return sign(a-b); } //返回-1表示a < b, 1表示a > b,0表示 a==b
//点类
struct P {
db x,y;
P() {}
P(db _x, db _y) : x(_x), y(_y) {}
P operator+(P p) { return {x+p.x, y+p.y}; }
P operator-(P p) { return {x-p.x, y-p.y}; }
P operator*(db d) { return {x*d, y*d}; }
P operator/(db d) { return {x/d, y/d}; }
db dot(P p) { return x*p.x+y*p.y; } //点积
db det(P p) { return x*p.y-y*p.x; } //叉积
P rot(db an) { return {x*cos(an)-y*sin(an),x*sin(an)+y*cos(an)}; } //旋转
db abs() { return sqrt(abs2()); }
db abs2() { return x*x+y*y; }
db disTo(P p) { return (*this-p).abs(); }
//此时在x负半轴上的点, 排序结果是最小的。如果去掉sign(x)>=0, 则排序结果是最大的
int quad() const { return sign(y) == 1 || (sign(y) == 0 && sign(x) >= 0); } //判断该点是否在x轴上方或x轴上
bool operator<(P p) const {
int c = cmp(x, p.x);
if (c) return c == -1; //先判断x大小
return cmp(y, p.y) == -1; //再判断y大小
}
bool operator==(P p) const {
return cmp(x, p.x) == 0 && cmp(y, p.y) == 0;
}
bool operator!=(P p) const{
return (cmp(x, p.x) || cmp(y,p.y));
}
};
db area(vector<P> ps){ //凸包面积
db ret = 0; rep(i,0,ps.size()-1) ret += ps[i].det(ps[(i+1)%ps.size()]);
return ret/2;
}
db perimeter(vector<P> ps){ //凸包周长
db ret = 0; rep(i,0,ps.size()-1) ret += ps[i].disTo(ps[(i+1)%ps.size()]);
return ret;
}
db dot(P A, P B, P C){ //三点点积
return (B-A).dot(C-A);
}
//求凸包
vector<P> convexHull(vector<P> ps) {
int n = ps.size(); if(n <= 1) return ps;
sort(ps.begin(),ps.end());
vector<P> qs(n*2); int k = 0;
for(int i = 0; i < n; qs[k++] = ps[i++])
while(k > 1 && crossOp(qs[k-2],qs[k-1],ps[i]) <= 0) --k; //把 <= 改成 <, 即可将凸包边上的点也包括在凸包中, 不稳定凸包问题
for(int i = n-2, t = k; i >= 0; qs[k++] = ps[i--])
while(k > t && crossOp(qs[k-2],qs[k-1],ps[i]) <= 0) --k;
qs.resize(k-1);
return qs;
}
//最小矩形覆盖
db minRectangleCover(vector<P> ps){
//凸包点集顺序按逆时针
int n = ps.size();
if(n < 3) return 0.0;
ps.push_back(ps[0]);
db ans = -1;
vector<db> maxh; maxh.clear();
int r = 1;
rep(i,0,n-1){
db d = ps[i].disTo(ps[i+1]);
while(sign(cross(ps[i],ps[i+1],ps[r+1])-cross(ps[i],ps[i+1],ps[r])) >= 0) //叉积最大即为到点r到ps[i+1]-ps[i]这条边的距离最大
r = (r+1)%n;
maxh.push_back(fabs(cross(ps[i],ps[i+1],ps[r]))/d);
}
rep(i,0,n-1){
int j = (i+1)%n;
while(j != i){
db h1 = maxh[i], h2 = maxh[j];
db sinn = fabs((ps[i+1]-ps[i]).det(ps[(j+1)%n]-ps[j]))/(ps[i].disTo(ps[i+1])*ps[j].disTo(ps[(j+1)%n]));
if(ans < 0 || ans > h1*h2/sinn) ans = h1*h2/sinn;
j = (j+1)%n;
}
}
return ans;
}
int main()
{
int _,n; scanf("%d",&_);
vector<P> tp;
rep(k,1,_)
{
tp.clear();
scanf("%d",&n);
rep(i,1,n){
db x,y; scanf("%lf%lf",&x,&y);
tp.push_back({x,y});
}
tp = convexHull(tp);
printf("Swarm %d Parallelogram Area: %.4f\n",k,minRectangleCover(tp));
}
return 0;
}
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