【学习笔记】计算几何全家桶

本来是不想码的，但总是忘记一些基本操作，还是记下来比较好。

一：【准备工作】

#define LD double
#define Vector Point
#define Re register int
const LD eps=1e-8;//据说：出题的大学生们基本上都是用的这个值
inline int dcmp(LD a){return a<-eps?-1:(a>eps?1:0);}//处理精度
inline LD Abs(LD a){return a*dcmp(a);}//取绝对值
struct Point{
    LD x,y;Point(LD X=0,LD Y=0){x=X,y=Y;}
    inline void in(){scanf("%lf%lf",&x,&y);}
    inline void out(){printf("%.2lf %.2lf
",x,y);}
};

二：【向量】

1.【模长】

对于 (vec{a}=(x,y),) (|vec{a}|=sqrt{x^2+y^2}) (=sqrt{|vec{a}|^{2}}) (=sqrt{vec{a} cdot vec{a}}) 。

inline LD Len(Vector a){return sqrt(Dot(a,a));}//【模长】

2.【向量加减】

对于 (vec{a}=(x_{1},y_{1}),) (vec{b}=(x_{2},y_{2}),) (vec{a}+vec{b}=(x_{1}+x_{2},y_{1}+y_{2})) 。

对于 (vec{a}=(x_{1},y_{1}),) (vec{b}=(x_{2},y_{2}),) (vec{a}-vec{b}=(x_{1}-x_{2},y_{1}-y_{2})) 。

inline Vector operator+(Vector a,Vector b){return Vector(a.x+b.x,a.y+b.y);}
inline Vector operator-(Vector a,Vector b){return Vector(a.x-b.x,a.y-b.y);}

3.【向量数乘（放缩）】

对于 (vec{a}=(x,y),) (lambda vec{a}=(lambda x,lambda y)) 。

除法也可以理解为数乘：(frac{vec{a}}{lambda}=frac{1}{lambda}vec{a}=(frac{1}{lambda} x,frac{1}{lambda} y)) 。

inline Vector operator*(Vector a,LD b){return Vector(a.x*b,a.y*b);}

4.【点积（内积）（数量积）】

(vec{a} cdot vec{b}=|vec{a}||vec{b}| cos heta) (( heta=langlevec{a}, vec{b} angle)) 。

对于 (vec{a}=(x_{1}, y_{1}), vec{b}=(x_{2}, y_{2}),) (vec{a} cdot vec{b}=x_{1} x_{2}+y_{1} y_{2}) 。

夹角 ( heta) 与点积大小的关系：

((1).) 若 ( heta=0^{circ},) (vec{a} cdot vec{b}=|vec{a}||vec{b}|) 。

((2).) 若 ( heta=180^{circ},) (vec{a} cdot vec{b}=-|vec{a}||vec{b}|) 。

((3).) 若 ( heta < 90^{circ},) (vec{a} cdot vec{b}>0) 。

((4).) 若 ( heta=90^{circ},) (vec{a} cdot vec{b}=0) 。

((5).) 若 ( heta > 90^{circ},) (vec{a} cdot vec{b}<0) 。

inline LD Dot(Vector a,Vector b){return a.x*b.x+a.y*b.y;}//【点积】

5.【叉积（外积）（向量积）】

(vec{a} imes vec{b}=|vec{a}||vec{b}| cos heta) (( heta=langlevec{a}, vec{b} angle)) 。

对于 (vec{a}=(x_{1}, y_{1}), vec{b}=(x_{2}, y_{2}),) (vec{a} imes vec{b}=x_{1} y_{2}-y_{1} x_{2}) 。

向量位置与叉积大小的关系：

((1).) 若 (vec{a} | vec{b},) (vec{a} imes vec{b}=0) 。

((2).) 若 (vec{a}) 在 (vec{b}) 右侧，(vec{a} imes vec{b}>0) 。

((3).) 若 (vec{a}) 在 (vec{b}) 左侧，(vec{a} imes vec{b}<0) 。

inline LD Cro(Vector a,Vector b){return a.x*b.y-a.y*b.x;}//【叉积】

三：【点、向量的位置变换】

1.【点、向量的旋转】

((1).) 对于点 (P=(x,y)) 或向量 (vec{a}=(x,y))，将其顺时针旋转 ( heta) 角度（点：关于原点，向量：关于起点）： (egin{vmatrix}x&yend{vmatrix}) ( imes) (egin{vmatrix}cos heta & -sin heta\ sin heta & cos heta end{vmatrix}) (=) (egin{vmatrix}xcos heta +ysin heta &-xsin heta + ycos heta end{vmatrix}) 。

inline Point turn_P(Point a,LD theta){//【点A向量A顺时针旋转theta(弧度)】
    LD x=a.x*cos(theta)+a.y*sin(theta);
    LD y=-a.x*sin(theta)+a.y*cos(theta);
    return Point(x,y);
}

((2).) 将点 (A(x,y)) 绕点 (B(x_0,y_0)) 顺时针旋转 ( heta) 角度：(egin{vmatrix}(x!-!x_0)cos heta +(y!-!y_0)sin heta + x_0 &-(x!-!x_0)sin heta + (y!-!y_0)cos heta + y_0 end{vmatrix}) 。

inline Point turn_PP(Point a,Point b,LD theta){//【将点A绕点B顺时针旋转theta(弧度)】
    LD x=(a.x-b.x)*cos(theta)+(a.y-b.y)*sin(theta)+b.x;
    LD y=-(a.x-b.x)*sin(theta)+(a.y-b.y)*cos(theta)+b.y;
    return Point(x,y);
}

( ext{Board Wrapping [Uva10652]})

四：【图形与图形之间的关系】

1.【点与线段】

((1).) 判断点 (P) 是否在线段 (AB) 上：

inline int pan_PL(Point p,Point a,Point b){//【判断点P是否在线段AB上】
    return !dcmp(Cro(p-a,b-a))&&dcmp(Dot(p-a,p-b))<=0;//做法一 
//  return !dcmp(Cro(p-a,b-a))&&dcmp(min(a.x,b.x)-p.x)<=0&&dcmp(p.x-max(a.x,b.x))<=0&&dcmp(min(a.y,b.y)-p.y)<=0&&dcmp(p.y-max(a.y,b.y))<=0;//做法二 
    //PA,AB共线且P在AB之间(其实也可以用len(p-a)+len(p-b)==len(a-b)判断，但是精度损失较大)
}

((2).) 点 (P) 到线段 (AB) 的距离：

inline bool operator==(Point a,Point b){return !dcmp(a.x-b.x)&&!dcmp(a.y-b.y);}//两点坐标重合则相等
inline LD dis_PL(Point p,Point a,Point b){//【点P到线段AB距离】
    if(a==b)return Len(p-a);//AB重合
    Vector x=p-a,y=p-b,z=b-a;
    if(dcmp(Dot(x,z))<0)return Len(x);//P距离A更近
    if(dcmp(Dot(y,z))>0)return Len(y);//P距离B更近
    return Abs(Cro(x,z)/Len(z));//面积除以底边长
}

【模板】 ( ext{Railway}) ( ext{[Uva10263]})
【题解】 ( ext{Xing_Ling})

2.【点与直线】

((1).) 判断点 (P) 是否在直线 (AB) 上：

inline int pan_PL_(Point p,Point a,Point b){//【判断点P是否在直线AB上】
    return !dcmp(Cro(p-a,b-a));//PA,AB共线
}

((2).) 点 (P) 到直线 (AB) 的垂足 (F)：

inline Point FootPoint(Point p,Point a,Point b){//【点P到直线AB的垂足】
    Vector x=p-a,y=p-b,z=b-a;
    LD len1=Dot(x,z)/Len(z),len2=-1.0*Dot(y,z)/Len(z);//分别计算AP,BP在AB,BA上的投影
    return a+z*(len1/(len1+len2));//点A加上向量AF
}

((3).) 点 (P) 关于直线 (AB) 的对称点：

inline Point Symmetry_PL(Point p,Point a,Point b){//【点P关于直线AB的对称点】
    return p+(FootPoint(p,a,b)-p)*2;//将PF延长一倍即可
}

折纸 ( ext{origami [SCOI2007] [P4468]}) ( ext{[Bzoj1074]})
【题解】 ( ext{Xing_Ling})

3.【线与线】

((1).) 两直线 (AB,CD) 的交点 (Q)：

inline Point cross_LL(Point a,Point b,Point c,Point d){//【两直线AB,CD的交点】
    Vector x=b-a,y=d-c,z=a-c;
    return a+x*(Cro(y,z)/Cro(x,y));//点A加上向量AF
}

((2).) 判断直线 (AB) 与线段 (CD) 是否相交：

inline int pan_cross_L_L(Point a,Point b,Point c,Point d){//【判断直线AB与线段CD是否相交】
    return pan_PL(cross_LL(a,b,c,d),c,d);//直线AB与直线CD的交点在线段CD上
}

((3).) 判断两线段 (AB,CD) 是否相交：

inline int pan_cross_LL(Point a,Point b,Point c,Point d){//【判断两线段AB,CD是否相交】
    LD c1=Cro(b-a,c-a),c2=Cro(b-a,d-a);
    LD d1=Cro(d-c,a-c),d2=Cro(d-c,b-c);
    return dcmp(c1)*dcmp(c2)<0&&dcmp(d1)*dcmp(d2)<0;//分别在两侧
}

切割多边形 ( ext{[SCOI2003] [P4529]}) ( ext{[Bzoj1091]})
【题解】 ( ext{Xing_Ling})

4.【点与多边形】

((1).) 判断点 (A) 是否在任意多边形 (Poly) 以内（射线法）：

inline int PIP(Point *P,Re n,Point a){//【射线法】判断点A是否在任意多边形Poly以内
    Re cnt=0;LD tmp;
    for(Re i=1;i<=n;++i){
        Re j=i<n?i+1:1;
        if(pan_PL(a,P[i],P[j]))return 2;//点在多边形上
        if(a.y>=min(P[i].y,P[j].y)&&a.y<max(P[i].y,P[j].y))//纵坐标在该线段两端点之间
            tmp=P[i].x+(a.y-P[i].y)/(P[j].y-P[i].y)*(P[j].x-P[i].x),cnt+=dcmp(tmp-a.x)>0;//交点在A右方
    }
    return cnt&1;//穿过奇数次则在多边形以内
}

【模板】 ( ext{Cupid's Arrow}) ( ext{[Hdu1756]})

((2).) 判断点 (A) 是否在凸多边形 (Poly) 以内（二分法）：

inline int judge(Point a,Point L,Point R){//判断AL是否在AR右边
    return dcmp(Cro(L-a,R-a))>0;//必须严格以内
}
inline int PIP_(Point *P,Re n,Point a){//【二分法】判断点A是否在凸多边形Poly以内
    //点按逆时针给出
    if(judge(P[1],a,P[2])||judge(P[1],P[n],a))return 0;//在P[1_2]或P[1_n]外
    if(pan_PL(a,P[1],P[2])||pan_PL(a,P[1],P[n]))return 2;//在P[1_2]或P[1_n]上
    Re l=2,r=n-1;
    while(l<r){//二分找到一个位置pos使得P[1]_A在P[1_pos],P[1_(pos+1)]之间
        Re mid=l+r+1>>1;
        if(judge(P[1],P[mid],a))l=mid;
        else r=mid-1;
    }
    if(judge(P[l],a,P[l+1]))return 0;//在P[pos_(pos+1)]外
    if(pan_PL(a,P[l],P[l+1]))return 2;//在P[pos_(pos+1)]上
    return 1;
}

5.【线与多边形】

((1).) 判断线段 (AB) 是否在任意多边形 (Poly) 以内：不相交且两端点 (A,B) 均在多边形以内。

((2).) 判断线段 (AB) 是否在凸多边形 (Poly) 以内：两端点 (A,B) 均在多边形以内。

6.【多边形与多边形】

((1).) 判断任意两个多边形是否相离：属于不同多边形的任意两边都不相交且一个多边形上的任意点都不被另一个多边形所包含。

inline int judge_PP(Point *A,Re n,Point *B,Re m){//【判断多边形A与多边形B是否相离】 
    for(Re i1=1;i1<=n;++i1){
        Re j1=i1<n?i1+1:1;
        for(Re i2=1;i2<=m;++i2){
            Re j2=i2<m?i2+1:1;
            if(pan_cross_LL(A[i1],A[j1],B[i2],B[j2]))return 0;//两线段相交
            if(PIP(B,m,A[i1])||PIP(A,n,B[i2]))return 0;//点包含在内
        }
    }
    return 1;
}

【模板】 ( ext{The Great Divide [Uva10256]})
【题解】 ( ext{Xing_Ling})

五：【图形面积】

1.【任意多边形面积】

inline LD PolyArea(Point *P,Re n){//【任意多边形P的面积】 
    LD S=0;
    for(Re i=1;i<=n;++i)S+=Cro(P[i],P[i<n?i+1:1]);
    return S/2.0;
}

2.【圆的面积并】

自适应辛普森法乱搞。

【模板】 ( ext{CIRU - The area of the union of circles [SP8073]}) 圆的面积并 ( ext{[Bzoj2178]})
【题解】 ( ext{Xing_Ling})

3.【三角形面积并】

自适应辛普森法乱搞。

或者扫描线？wo太菜了不会写。

【模板】 三角形 ( ext{[P1222]}) 三角形覆盖问题 ( ext{[HNOI2012] [P3219]})
【题解】 ( ext{Xing_Ling})

六：【凸包】

1.【求凸包】

((1).) ( ext{Graham}) 扫描法

inline bool cmp1(Vector a,Vector b){return a.x==b.x?a.y<b.y:a.x<b.x;};//按坐标排序
inline int ConvexHull(Point *P,Re n,Point *cp){//【Graham扫描法】求凸包
    sort(P+1,P+n+1,cmp1);
    Re t=0;
    for(Re i=1;i<=n;++i){//下凸包
        while(t>1&&dcmp(Cro(cp[t]-cp[t-1],P[i]-cp[t-1]))<=0)--t;
        cp[++t]=P[i];
    }
    Re St=t;
    for(Re i=n-1;i>=1;--i){//上凸包
        while(t>St&&dcmp(Cro(cp[t]-cp[t-1],P[i]-cp[t-1]))<=0)--t;
        cp[++t]=P[i];
    }
    return --t;//要减一
}

2.【旋转卡壳】

（这玩意儿有 (2*2*2*3=24) 种读音）

Rd Ans=Len(cp[2]-cp[1]);
for(Re i=1,j=3;i<=cnt;++i){
    while(dcmp(Cro(cp[i+1]-cp[i],cp[j]-cp[i])-Cro(cp[i+1]-cp[i],cp[j+1]-cp[i]))<0)j=j<cnt?j+1:1;//注意是<0，如果写<=0的话可能会被两个点的数据卡掉
    Ans=max(Ans,max(Len(cp[j]-cp[i]),Len(cp[j]-cp[i+1])));//求最远距离
}

【模板】 旋转卡壳 / ( ext{Beauty Contest [P1452]})

3.【半平面交】

struct Line{
    Point a,b;LD k;Line(Point A=Point(0,0),Point B=Point(0,0)){a=A,b=B,k=atan2(b.y-a.y,b.x-a.x);}
    inline bool operator<(const Line &O)const{return dcmp(k-O.k)?dcmp(k-O.k)<0:judge(O.a,O.b,a);}//如果角度相等则取左边的
}L[N],Q[N];
inline Point cross(Line L1,Line L2){return cross_LL(L1.a,L1.b,L2.a,L2.b);}//获取直线L1,L2的交点 
inline int judge(Line L,Point a){return dcmp(Cro(a-L.a,L.b-L.a))>0;}//判断点a是否在直线L的右边
inline int halfcut(Line *L,Re n,Point *P){//【半平面交】 
    sort(L+1,L+n+1);Re m=n;n=0;
    for(Re i=1;i<=m;++i)if(i==1||dcmp(L[i].k-L[i-1].k))L[++n]=L[i];
    Re h=1,t=0;
    for(Re i=1;i<=n;++i){
        while(h<t&&judge(L[i],cross(Q[t],Q[t-1])))--t;//当队尾两个直线交点不是在直线L[i]上或者左边时就出队
        while(h<t&&judge(L[i],cross(Q[h],Q[h+1])))++h;//当队头两个直线交点不是在直线L[i]上或者左边时就出队
        Q[++t]=L[i];
    }
    while(h<t&&judge(Q[h],cross(Q[t],Q[t-1])))--t;
    while(h<t&&judge(Q[t],cross(Q[h],Q[h+1])))++h;
    n=0;
    for(Re i=h;i<=t;++i)P[++n]=cross(Q[i],Q[i<t?i+1:h]);
    return n;
}

【模板】 半平面交 / 凸多边形 ( ext{[CQOI2006] [P4196]}) ( ext{[Bzoj2618]})

4.【闵可夫斯基和】

Vector V1[N],V2[N];
inline int Mincowski(Point *P1,Re n,Point *P2,Re m,Vector *V){//【闵可夫斯基和】求两个凸包{P1},{P2}的向量集合{V}={P1+P2}构成的凸包
    for(Re i=1;i<=n;++i)V1[i]=P1[i<n?i+1:1]-P1[i];
    for(Re i=1;i<=m;++i)V2[i]=P2[i<m?i+1:1]-P2[i];
    Re t=0,i=1,j=1;V[++t]=P1[1]+P2[1];
    while(i<=n&&j<=m)++t,V[t]=V[t-1]+(dcmp(Cro(V1[i],V2[j]))>0?V1[i++]:V2[j++]);
    while(i<=n)++t,V[t]=V[t-1]+V1[i++];
    while(j<=m)++t,V[t]=V[t-1]+V2[j++];
    return t;
}

5.【动态凸包】

struct ConvexHull{
    int op;set<Point>s;
    inline int PIP(Point P){
        IT it=s.lower_bound(Point(P.x,-inf));//找到第一个横坐标大于P的点
        if(it==s.end())return 0;
        if(it->x==P.x)return (P.y-it->y)*op<=0;//比较纵坐标大小
        if(it==s.begin())return 0;
        IT j=it,k=it;--j;return Cro(P-*j,*k-*j)*op>=0;//看叉姬
    }
    inline int judge(IT it){
        IT j=it,k=it;
        if(j==s.begin())return 0;--j;
        if(++k==s.end())return 0;
        return Cro(*it-*j,*k-*j)*op>=0;//看叉姬
    }
    inline void insert(Point P){
        if(PIP(P))return;//如果点P已经在凸壳上或凸包里就不插入了
        IT tmp=s.lower_bound(Point(P.x,-inf));if(tmp!=s.end()&&tmp->x==P.x)s.erase(tmp);//特判横坐标相等的点要去掉
        s.insert(P);IT it=s.find(P),p=it;
        if(p!=s.begin()){--p;while(judge(p)){IT tmp=p--;s.erase(tmp);}}
        if((p=++it)!=s.end())while(judge(p)){IT tmp=p++;s.erase(tmp);}
    }
}up,down;
int x,y,T,op;
int main(){
//    freopen("123.txt","r",stdin);
    in(T),up.op=1,down.op=-1;
    while(T--){
        in(op),P.In();
        if(op<2)up.insert(P),down.insert(P);//插入点P
        else puts((up.PIP(P)&&down.PIP(P))?"YES":"NO");//判断点P是否在凸包内
    }
}

【模板】 ( ext{Professor's task}) ( ext{[CF70D]})

七：【圆】

1.【三点确定一圆】

((1).) 暴力解方程：

设 (x^2+y^2+Dx+Ey+F=0)，圆心为 (O)，半径为 (r)，带入三点 (A(x_1,y_1),B(x_2,y_2),C(x_3,y_3))，解得：

(egin{cases} D=frac{(x_2^2+y_2^2-x_3^2-y_3^2)(y_1-y_2)-(x_1^2+y_1^2-x_2^2-y_2^2)(y_2-y_3)}{(x_1-x_2)(y_2-y_3)-(x_2-x_3)(y_1-y_2)} \ E=frac{x_1^2+y_1^2-x_2^2-y_2^2+D(x_1-x_2)}{y_2-y_1} \ F=-(x_1^2+y_1^2+Dx_1+Ey_1) \ O=(-frac{D}{2},-frac{E}{2}) \ r=frac{D^2+E^2-4F}{4} end{cases})

#define S(a) ((a)*(a))
struct Circle{Point O;LD r;Circle(Point P,LD R=0){O=P,r=R;}};
inline Circle getCircle(Point A,Point B,Point C){//【三点确定一圆】暴力解方程
    LD x1=A.x,y1=A.y,x2=B.x,y2=B.y,x3=C.x,y3=C.y;
    LD D=((S(x2)+S(y2)-S(x3)-S(y3))*(y1-y2)-(S(x1)+S(y1)-S(x2)-S(y2))*(y2-y3))/((x1-x2)*(y2-y3)-(x2-x3)*(y1-y2));
    LD E=(S(x1)+S(y1)-S(x2)-S(y2)+D*(x1-x2))/(y2-y1);
    LD F=-(S(x1)+S(y1)+D*x1+E*y1);
    return Circle(Point(-D/2.0,-E/2.0),sqrt((S(D)+S(E)-4.0*F)/4.0));
}

((2).) 向量求三角形垂心：

inline Circle getcircle(Point A,Point B,Point C){//【三点确定一圆】向量垂心法
    Point P1=(A+B)*0.5,P2=(A+C)*0.5;
    Point O=cross_LL(P1,P1+Normal(B-A),P2,P2+Normal(C-A));
    return Circle(O,Len(A-O));
}

2.【最小覆盖圆】

【定理】 如果点 (p) 不在集合 ({S}) 的最小覆盖圆内，则 (p) 一定在 ({S}cup{p}) 的最小覆盖圆上。

inline int PIC(Circle C,Point a){return dcmp(Len(a-C.O)-C.r)<=0;}//判断点A是否在圆C内
inline void Random(Point *P,Re n){for(Re i=1;i<=n;++i)swap(P[i],P[rand()%n+1]);}//随机一个排列
inline Circle Min_Circle(Point *P,Re n){//【求点集P的最小覆盖圆】
//  random_shuffle(P+1,P+n+1);
    Random(P,n);Circle C=Circle(P[1],0);
    for(Re i=2;i<=n;++i)if(!PIC(C,P[i])){
        C=Circle(P[i],0);
        for(Re j=1;j<i;++j)if(!PIC(C,P[j])){
            C.O=(P[i]+P[j])*0.5,C.r=Len(P[j]-C.O);
            for(Re k=1;k<j;++k)if(!PIC(C,P[k]))C=getcircle(P[i],P[j],P[k]);
        }
    }
    return C;
}

3.【三角剖分】

inline LD calc(Point A,Point B,Point O,LD R){//【三角剖分】
    if(A==O||B==O)return 0;
    Re op=dcmp(Cro(A-O,B-O))>0?1:-1;LD ans=0;
    Vector x=A-O,y=B-O;
    Re flag1=dcmp(Len(x)-R)>0,flag2=dcmp(Len(y)-R)>0;
    if(!flag1&&!flag2)ans=Abs(Cro(A-O,B-O))/2.0;//两个点都在里面
    else if(flag1&&flag2){//两个点都在外面
        if(dcmp(dis_PL(O,A,B)-R)>=0)ans=R*R*Angle(x,y)/2.0;//完全包含了圆弧
        else{//分三段处理 △+圆弧+△
            if(dcmp(Cro(A-O,B-O))>0)swap(A,B);//把A换到左边
            Point F=FootPoint(O,A,B);LD lenx=Len(F-O),len=sqrt(R*R-lenx*lenx);
            Vector z=turn_P(F-O,Pi/2.0)*(len/lenx);Point B_=F+z,A_=F-z;
            ans=R*R*(Angle(A-O,A_-O)+Angle(B-O,B_-O))/2.0+Cro(B_-O,A_-O)/2.0;
        }
    }
    else{//一个点在里面，一个点在外面
        if(flag1)swap(A,B);//使A为里面的点，B为外面的点
        Point F=FootPoint(O,A,B);LD lenx=Len(F-O),len=sqrt(R*R-lenx*lenx);
        Vector z=turn_P(F-O,Pi/2.0)*(len/lenx);Point C=dcmp(Cro(A-O,B-O))>0?F-z:F+z;
        ans=Abs(Cro(A-O,C-O))/2.0+R*R*Angle(C-O,B-O)/2.0;
    }
    return ans*op;
}

【模板】 ( ext{A Triangle and a Circle [Poj2986]})

【计算几何全家桶 Code】

#include<algorithm>
#include<cstdio>
#include<cmath>


/*一：【准备工作】*/
#define LD double
#define LL long long
#define Re register int
#define Vector Point
using namespace std;
const int N=262144+3;
const LD eps=1e-8,Pi=acos(-1.0);
inline int dcmp(LD a){return a<-eps?-1:(a>eps?1:0);}//处理精度
inline LD Abs(LD a){return a*dcmp(a);}//取绝对值
struct Point{
    LD x,y;Point(LD X=0,LD Y=0){x=X,y=Y;}
    inline void in(){scanf("%lf%lf",&x,&y);}
    inline void out(){printf("%.2lf %.2lf
",x,y);}
};


/*二：【向量】*/
inline LD Dot(Vector a,Vector b){return a.x*b.x+a.y*b.y;}//【点积】
inline LD Cro(Vector a,Vector b){return a.x*b.y-a.y*b.x;}//【叉积】
inline LD Len(Vector a){return sqrt(Dot(a,a));}//【模长】
inline LD Angle(Vector a,Vector b){return acos(Dot(a,b)/Len(a)/Len(b));}//【两向量夹角】
inline Vector Normal(Vector a){return Vector(-a.y,a.x);}//【法向量】
inline Vector operator+(Vector a,Vector b){return Vector(a.x+b.x,a.y+b.y);}
inline Vector operator-(Vector a,Vector b){return Vector(a.x-b.x,a.y-b.y);}
inline Vector operator*(Vector a,LD b){return Vector(a.x*b,a.y*b);}
inline bool operator==(Point a,Point b){return !dcmp(a.x-b.x)&&!dcmp(a.y-b.y);}//两点坐标重合则相等


/*三：【点、向量的位置变换】*/

/*1.【点、向量的旋转】*/
inline Point turn_P(Point a,LD theta){//【点A向量A顺时针旋转theta(弧度)】
    LD x=a.x*cos(theta)+a.y*sin(theta);
    LD y=-a.x*sin(theta)+a.y*cos(theta);
    return Point(x,y);
}
inline Point turn_PP(Point a,Point b,LD theta){//【将点A绕点B顺时针旋转theta(弧度)】
    LD x=(a.x-b.x)*cos(theta)+(a.y-b.y)*sin(theta)+b.x;
    LD y=-(a.x-b.x)*sin(theta)+(a.y-b.y)*cos(theta)+b.y;
    return Point(x,y);
}


/*四：【图形与图形之间的关系】*/

/*1.【点与线段】*/
inline int pan_PL(Point p,Point a,Point b){//【判断点P是否在线段AB上】
    return !dcmp(Cro(p-a,b-a))&&dcmp(Dot(p-a,p-b))<=0;//做法一
//  return !dcmp(Cro(p-a,b-a))&&dcmp(min(a.x,b.x)-p.x)<=0&&dcmp(p.x-max(a.x,b.x))<=0&&dcmp(min(a.y,b.y)-p.y)<=0&&dcmp(p.y-max(a.y,b.y))<=0;//做法二
    //PA,AB共线且P在AB之间(其实也可以用len(p-a)+len(p-b)==len(a-b)判断，但是精度损失较大)
}
inline LD dis_PL(Point p,Point a,Point b){//【点P到线段AB距离】
    if(a==b)return Len(p-a);//AB重合
    Vector x=p-a,y=p-b,z=b-a;
    if(dcmp(Dot(x,z))<0)return Len(x);//P距离A更近
    if(dcmp(Dot(y,z))>0)return Len(y);//P距离B更近
    return Abs(Cro(x,z)/Len(z));//面积除以底边长
}

/*2.【点与直线】*/
inline int pan_PL_(Point p,Point a,Point b){//【判断点P是否在直线AB上】
    return !dcmp(Cro(p-a,b-a));//PA,AB共线
}
inline Point FootPoint(Point p,Point a,Point b){//【点P到直线AB的垂足】
    Vector x=p-a,y=p-b,z=b-a;
    LD len1=Dot(x,z)/Len(z),len2=-1.0*Dot(y,z)/Len(z);//分别计算AP,BP在AB,BA上的投影
    return a+z*(len1/(len1+len2));//点A加上向量AF
}
inline Point Symmetry_PL(Point p,Point a,Point b){//【点P关于直线AB的对称点】
    return p+(FootPoint(p,a,b)-p)*2;//将PF延长一倍即可
}

/*3.【线与线】*/
inline Point cross_LL(Point a,Point b,Point c,Point d){//【两直线AB,CD的交点】
    Vector x=b-a,y=d-c,z=a-c;
    return a+x*(Cro(y,z)/Cro(x,y));//点A加上向量AF
}
inline int pan_cross_L_L(Point a,Point b,Point c,Point d){//【判断直线AB与线段CD是否相交】
    return pan_PL(cross_LL(a,b,c,d),c,d);//直线AB与直线CD的交点在线段CD上
}
inline int pan_cross_LL(Point a,Point b,Point c,Point d){//【判断两线段AB,CD是否相交】
    LD c1=Cro(b-a,c-a),c2=Cro(b-a,d-a);
    LD d1=Cro(d-c,a-c),d2=Cro(d-c,b-c);
    return dcmp(c1)*dcmp(c2)<0&&dcmp(d1)*dcmp(d2)<0;//分别在两侧
}

/*4.【点与多边形】*/
inline int PIP(Point *P,Re n,Point a){//【射线法】判断点A是否在任意多边形Poly以内
    Re cnt=0;LD tmp;
    for(Re i=1;i<=n;++i){
        Re j=i<n?i+1:1;
        if(pan_PL(a,P[i],P[j]))return 2;//点在多边形上
        if(a.y>=min(P[i].y,P[j].y)&&a.y<max(P[i].y,P[j].y))//纵坐标在该线段两端点之间
            tmp=P[i].x+(a.y-P[i].y)/(P[j].y-P[i].y)*(P[j].x-P[i].x),cnt+=dcmp(tmp-a.x)>0;//交点在A右方
    }
    return cnt&1;//穿过奇数次则在多边形以内
}
inline int judge(Point a,Point L,Point R){//判断AL是否在AR右边
    return dcmp(Cro(L-a,R-a))>0;//必须严格以内
}
inline int PIP_(Point *P,Re n,Point a){//【二分法】判断点A是否在凸多边形Poly以内
    //点按逆时针给出
    if(judge(P[1],a,P[2])||judge(P[1],P[n],a))return 0;//在P[1_2]或P[1_n]外
    if(pan_PL(a,P[1],P[2])||pan_PL(a,P[1],P[n]))return 2;//在P[1_2]或P[1_n]上
    Re l=2,r=n-1;
    while(l<r){//二分找到一个位置pos使得P[1]_A在P[1_pos],P[1_(pos+1)]之间
        Re mid=l+r+1>>1;
        if(judge(P[1],P[mid],a))l=mid;
        else r=mid-1;
    }
    if(judge(P[l],a,P[l+1]))return 0;//在P[pos_(pos+1)]外
    if(pan_PL(a,P[l],P[l+1]))return 2;//在P[pos_(pos+1)]上
    return 1;
}

/*5.【线与多边形】*/

/*6.【多边形与多边形】*/
inline int judge_PP(Point *A,Re n,Point *B,Re m){//【判断多边形A与多边形B是否相离】
    for(Re i1=1;i1<=n;++i1){
        Re j1=i1<n?i1+1:1;
        for(Re i2=1;i2<=m;++i2){
            Re j2=i2<m?i2+1:1;
            if(pan_cross_LL(A[i1],A[j1],B[i2],B[j2]))return 0;//两线段相交
            if(PIP(B,m,A[i1])||PIP(A,n,B[i2]))return 0;//点包含在内
        }
    }
    return 1;
}


/*五：【图形面积】*/

/*1.【任意多边形面积】*/
inline LD PolyArea(Point *P,Re n){//【任意多边形P的面积】
    LD S=0;
    for(Re i=1;i<=n;++i)S+=Cro(P[i],P[i<n?i+1:1]);
    return S/2.0;
}

/*2.【圆的面积并】*/

/*3.【三角形面积并】*/


/*六：【凸包】*/

/*1.【求凸包】*/
inline bool cmp1(Vector a,Vector b){return a.x==b.x?a.y<b.y:a.x<b.x;};//按坐标排序
inline int ConvexHull(Point *P,Re n,Point *cp){//【Graham扫描法】求凸包
    sort(P+1,P+n+1,cmp1);
    Re t=0;
    for(Re i=1;i<=n;++i){//下凸包
        while(t>1&&dcmp(Cro(cp[t]-cp[t-1],P[i]-cp[t-1]))<=0)--t;
        cp[++t]=P[i];
    }
    Re St=t;
    for(Re i=n-1;i>=1;--i){//上凸包
        while(t>St&&dcmp(Cro(cp[t]-cp[t-1],P[i]-cp[t-1]))<=0)--t;
        cp[++t]=P[i];
    }
    return --t;//要减一
}
/*2.【旋转卡壳】*/

/*3.【半平面交】*/
struct Line{
    Point a,b;LD k;Line(Point A=Point(0,0),Point B=Point(0,0)){a=A,b=B,k=atan2(b.y-a.y,b.x-a.x);}
    inline bool operator<(const Line &O)const{return dcmp(k-O.k)?dcmp(k-O.k)<0:judge(O.a,O.b,a);}//如果角度相等则取左边的
}L[N],Q[N];
inline Point cross(Line L1,Line L2){return cross_LL(L1.a,L1.b,L2.a,L2.b);}//获取直线L1,L2的交点
inline int judge(Line L,Point a){return dcmp(Cro(a-L.a,L.b-L.a))>0;}//判断点a是否在直线L的右边
inline int halfcut(Line *L,Re n,Point *P){//【半平面交】
    sort(L+1,L+n+1);Re m=n;n=0;
    for(Re i=1;i<=m;++i)if(i==1||dcmp(L[i].k-L[i-1].k))L[++n]=L[i];
    Re h=1,t=0;
    for(Re i=1;i<=n;++i){
        while(h<t&&judge(L[i],cross(Q[t],Q[t-1])))--t;//当队尾两个直线交点不是在直线L[i]上或者左边时就出队
        while(h<t&&judge(L[i],cross(Q[h],Q[h+1])))++h;//当队头两个直线交点不是在直线L[i]上或者左边时就出队
        Q[++t]=L[i];
    }
    while(h<t&&judge(Q[h],cross(Q[t],Q[t-1])))--t;
    while(h<t&&judge(Q[t],cross(Q[h],Q[h+1])))++h;
    n=0;
    for(Re i=h;i<=t;++i)P[++n]=cross(Q[i],Q[i<t?i+1:h]);
    return n;
}

/*4.【闵可夫斯基和】*/
Vector V1[N],V2[N];
inline int Mincowski(Point *P1,Re n,Point *P2,Re m,Vector *V){//【闵可夫斯基和】求两个凸包{P1},{P2}的向量集合{V}={P1+P2}构成的凸包
    for(Re i=1;i<=n;++i)V1[i]=P1[i<n?i+1:1]-P1[i];
    for(Re i=1;i<=m;++i)V2[i]=P2[i<m?i+1:1]-P2[i];
    Re t=0,i=1,j=1;V[++t]=P1[1]+P2[1];
    while(i<=n&&j<=m)++t,V[t]=V[t-1]+(dcmp(Cro(V1[i],V2[j]))>0?V1[i++]:V2[j++]);
    while(i<=n)++t,V[t]=V[t-1]+V1[i++];
    while(j<=m)++t,V[t]=V[t-1]+V2[j++];
    return t;
}

/*5.【动态凸包】*/

/*七：【圆】*/

/*1.【三点确定一圆】*/
#define S(a) ((a)*(a))
struct Circle{Point O;LD r;Circle(Point P,LD R=0){O=P,r=R;}};
inline Circle getCircle(Point A,Point B,Point C){//【三点确定一圆】暴力解方程
    LD x1=A.x,y1=A.y,x2=B.x,y2=B.y,x3=C.x,y3=C.y;
    LD D=((S(x2)+S(y2)-S(x3)-S(y3))*(y1-y2)-(S(x1)+S(y1)-S(x2)-S(y2))*(y2-y3))/((x1-x2)*(y2-y3)-(x2-x3)*(y1-y2));
    LD E=(S(x1)+S(y1)-S(x2)-S(y2)+D*(x1-x2))/(y2-y1);
    LD F=-(S(x1)+S(y1)+D*x1+E*y1);
    return Circle(Point(-D/2.0,-E/2.0),sqrt((S(D)+S(E)-4.0*F)/4.0));
}
inline Circle getcircle(Point A,Point B,Point C){//【三点确定一圆】向量垂心法
    Point P1=(A+B)*0.5,P2=(A+C)*0.5;
    Point O=cross_LL(P1,P1+Normal(B-A),P2,P2+Normal(C-A));
    return Circle(O,Len(A-O));
}

/*2.【最小覆盖圆】*/
inline int PIC(Circle C,Point a){return dcmp(Len(a-C.O)-C.r)<=0;}//判断点A是否在圆C内
inline void Random(Point *P,Re n){for(Re i=1;i<=n;++i)swap(P[i],P[rand()%n+1]);}//随机一个排列
inline Circle Min_Circle(Point *P,Re n){//【求点集P的最小覆盖圆】
//  random_shuffle(P+1,P+n+1);
    Random(P,n);Circle C=Circle(P[1],0);
    for(Re i=2;i<=n;++i)if(!PIC(C,P[i])){
        C=Circle(P[i],0);
        for(Re j=1;j<i;++j)if(!PIC(C,P[j])){
            C.O=(P[i]+P[j])*0.5,C.r=Len(P[j]-C.O);
            for(Re k=1;k<j;++k)if(!PIC(C,P[k]))C=getcircle(P[i],P[j],P[k]);
        }
    }
    return C;
}

/*3.【三角剖分】*/
inline LD calc(Point A,Point B,Point O,LD R){//【三角剖分】
    if(A==O||B==O)return 0;
    Re op=dcmp(Cro(A-O,B-O))>0?1:-1;LD ans=0;
    Vector x=A-O,y=B-O;
    Re flag1=dcmp(Len(x)-R)>0,flag2=dcmp(Len(y)-R)>0;
    if(!flag1&&!flag2)ans=Abs(Cro(A-O,B-O))/2.0;//两个点都在里面
    else if(flag1&&flag2){//两个点都在外面
        if(dcmp(dis_PL(O,A,B)-R)>=0)ans=R*R*Angle(x,y)/2.0;//完全包含了圆弧
        else{//分三段处理 △+圆弧+△
            if(dcmp(Cro(A-O,B-O))>0)swap(A,B);//把A换到左边
            Point F=FootPoint(O,A,B);LD lenx=Len(F-O),len=sqrt(R*R-lenx*lenx);
            Vector z=turn_P(F-O,Pi/2.0)*(len/lenx);Point B_=F+z,A_=F-z;
            ans=R*R*(Angle(A-O,A_-O)+Angle(B-O,B_-O))/2.0+Cro(B_-O,A_-O)/2.0;
        }
    }
    else{//一个点在里面，一个点在外面
        if(flag1)swap(A,B);//使A为里面的点，B为外面的点
        Point F=FootPoint(O,A,B);LD lenx=Len(F-O),len=sqrt(R*R-lenx*lenx);
        Vector z=turn_P(F-O,Pi/2.0)*(len/lenx);Point C=dcmp(Cro(A-O,B-O))>0?F-z:F+z;
        ans=Abs(Cro(A-O,C-O))/2.0+R*R*Angle(C-O,B-O)/2.0;
    }
    return ans*op;
}

int main(){}

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