• 线段树求矩形面积并 扫描线+离散化


    顾名思义,扫描法就是用一根想象中的线扫过所有矩形,在写代码的过程中,这根线很重要。方向的话,可以左右扫,也可以上下扫。方法是一样的,这里我用的是由下向上的扫描法。

    如上图所示,坐标系内有两个矩形。位置分别由左下角和右上角顶点的坐标来给出。上下扫描法是对x轴建立线段树,矩形与y平行的两条边是没有用的,在这里直接去掉。如下图。

    现想象有一条线从最下面的边开始依次向上扫描。线段树用来维护当前覆盖在x轴上的线段的总长度,初始时总长度为0。用ret来保存矩形面积总和,初始时为0。

    由下往上扫描,扫描到矩形的底边时将它插入线段树,扫描到矩形的顶边时将底边从线段树中删除。而在代码中实现的方法就是,每条边都有一个flag变量,底边为1,顶边为-1。

    用cover数组(通过线段树维护)来表示某x轴坐标区间内是否有边覆盖,初始时全部为0。插入或删除操作直接让cover[] += flag。当cover[] > 0 时,该区间一定有边覆盖。

    开始扫描到第一条线,将它压入线段树,此时覆盖在x轴上的线段的总长度L为10。计算一下它与下一条将被扫描到的边的距离S(即两条线段的纵坐标之差,该例子里此时为3)。

                                                                                   则 ret += L * S. (例子里增量为10*3=30)

    结果如下图

    扫描到第二条边,将它压入线段树,计算出此时覆盖在x轴上的边的总长度。

    例子里此时L=15。与下一条将被扫描到的边的距离S=2。 ret += 30。 如下图所示。

    接下来扫描到了下方矩形的顶边,从线段树中删除该矩形的底边,并计算接下来面积的增量。如下图

    此时矩形覆盖的总面积已经计算完成。 可以看到,当共有n条底边和顶边时,只需要从下往上扫描n-1条边即可计算出总面积。

    定义节点和线段:

     1 class TreeNode
     2 {
     3     public:
     4         int left; 
     5         int right;
     6         int mid; 
     7         int cover; 
     8         int flag;
     9         double length;  
    10 }; 
    11 typedef struct
    12 {
    13     double xl, xr, y; 
    14     int flag; 
    15 }Line;

    建树:

     1 void BuildTree(int k, int l, int r)
     2 {
     3     node[k].left = l; 
     4     node[k].right = r; 
     5     node[k].mid = (l + r) >> 1; 
     6     node[k].cover = 0; 
     7     node[k].flag = 0; 
     8     if(l + 1 == r)
     9     {
    10         node[k].flag = 1; 
    11         return ; 
    12     }
    13     int mid = (l + r) >> 1; 
    14     BuildTree(k << 1, l, mid); 
    15     BuildTree(k << 1|1, mid, r); 
    16 }

    更新:

     1 void UpdateTree(int k, int l, int r, int flag)
     2 {
     3     if(node[k].left == l && node[k].right == r)
     4     {
     5         node[k].cover += flag; 
     6         node[k].length = x[r-1] - x[l-1];  
     7         return ; 
     8     }
     9     if(node[k].flag)
    10         return ; 
    11     if(node[k].mid <= l)
    12         UpdateTree(k << 1|1, l, r, flag); 
    13     else if(node[k].mid >= r)
    14         UpdateTree(k << 1, l, r, flag); 
    15     else
    16     {
    17         UpdateTree(k << 1, l, node[k].mid, flag); 
    18         UpdateTree(k << 1|1, node[k].mid, r, flag); 
    19     }
    20 }

    查询有效长度:

     1 void GetLength(int k)
     2 {
     3     if(node[k].cover > 0)
     4     {
     5         length += node[k].length;  
     6         return ; 
     7     }
     8     if(node[k].flag)
     9         return; 
    10     GetLength(k << 1); 
    11     GetLength(k << 1|1); 
    12 }

    找离散后的位置:

     1 int GetIndex(double num, int length)
     2 {
     3     int l, r, mid; 
     4     l = 0, r = length; 
     5     while(l <= r)
     6     {
     7         mid = (l + r) >> 1; 
     8         if(x[mid] == num)
     9             return mid; 
    10         else if(x[mid] > num)
    11             r = mid - 1; 
    12         else
    13             l = mid + 1; 
    14     }
    15 }

    排序,离散化:

     1  for(i = 0; i < n; i ++)
     2         {
     3             scanf("%lf%lf%lf%lf", &x1, &y1, &x2, &y2); 
     4             seg[j].xl = x1; 
     5             seg[j].xr = x2; 
     6             seg[j].y = y1; 
     7             x[j] = x1; 
     8             seg[j ++].flag = 1; 
     9             seg[j].xl = x1; 
    10             seg[j].xr = x2; 
    11             seg[j].y = y2; 
    12             x[j] = x2; 
    13             seg[j ++].flag = -1; 
    14         }
    15         sort(x, x+j); 
    16         sort(seg, seg+j, cmp); 
    17         k = 1; 
    18         for(i = 1; i < j; i ++)
    19         {
    20             if(x[i] != x[i-1])
    21                 x[k ++] = x[i]; 
    22         }
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