• 洛谷P1742 最小圆覆盖(计算几何)


    题面

    传送门

    题解

    之前只是在抄题解……这篇才算是真正自己想的吧……

    首先我们把输入序列给(random)一下防止出题人好心送你一个毒瘤序列

    我们设(r)为当前最大半径,(o)为此时对应圆心

    先说一下算法过程:

    令前(i-1)个点的最小覆盖圆为((o,r))

    如果第(i)个点在这个圆中,直接跳过

    如果不在,那么第(i)个点一定在前(i)个点的最小覆盖圆上,此时前(i-1)个点中还有两个也在最小覆盖圆上。那么我们设(o=p_i,r=0),做固定了第(i)个点的最小圆覆盖

    固定了一个点:不停地在范围内找第一个不在圆内的点(p_j),令(o=(p_i+p_j)/2,r={1over 2}|p_ip_j|),做固定了两个点的最小圆覆盖

    固定了两个点:在范围内找第一个不在圆内的点(p_k),将圆设为(p_i,p_j,p_k)的外接圆

    这一个(O(n^3))的算法有个啥用?我还不如写个暴力呢

    然而实际上上面这个算法在给定点的序列是随机的情况下是期望(O(n))的(这也是我们为什么一开始要(random)的原因)

    因为最小圆覆盖只会由三个点确定,所以如果有(n)个点,那么这其中每一个点参与最小圆覆盖的概率为({3over n})

    也就是说,对于第(i)个点,它不在前(i-1)个点的外接圆中的概率是({3over i}),也就是说会从第一层进入第二层的概率是({3over i})

    类似的,第二层进入第三层的概率也是({3over i})

    所以时间复杂度为

    [T_1(n)=O(n)+sum_{i=1}^n{3over i}T_2(i) ]

    [T_2(n)=O(n)+sum_{i=1}^n{3over i}T_3(i) ]

    [T_3(n)=O(n) ]

    综上,有(T_1(n)=O(n))

    然后是一些细节问题,比方说怎么求三点共圆

    只要用任意两条直线的中垂线的交点找出圆心就可以了

    以及我们万一有三点共线导致我们求的两条中垂线平行怎么办呀

    这个的话可以通过加上一些微小的扰动值来避免(虽然好像不加也能(A)就是了)

    //minamoto
    #include<bits/stdc++.h>
    #define R register
    #define inline __inline__ __attribute__((always_inline))
    #define fp(i,a,b) for(R int i=(a),I=(b)+1;i<I;++i)
    #define fd(i,a,b) for(R int i=(a),I=(b)-1;i>I;--i)
    #define go(u) for(int i=head[u],v=e[i].v;i;i=e[i].nx,v=e[i].v)
    using namespace std;
    char buf[1<<21],*p1=buf,*p2=buf;
    inline char getc(){return p1==p2&&(p2=(p1=buf)+fread(buf,1,1<<21,stdin),p1==p2)?EOF:*p1++;}
    int read(){
        R int res,f=1;R char ch;
        while((ch=getc())>'9'||ch<'0')(ch=='-')&&(f=-1);
        for(res=ch-'0';(ch=getc())>='0'&&ch<='9';res=res*10+ch-'0');
        return res*f;
    }
    double readdb()
    {
        R double x=0,y=0.1,f=1;R char ch;
        while((ch=getc())>'9'||ch<'0')(ch=='-')&&(f=-1);
        for(x=ch-'0';(ch=getc())>='0'&&ch<='9';x=x*10+ch-'0');
        for(ch=='.'&&(ch=getc());ch>='0'&&ch<='9';x+=(ch-'0')*y,y*=0.1,ch=getc());
        return x*f;
    }
    const int N=1e5+5;
    struct node{
    	double x,y;
    	inline node(){}
    	inline node(R double xx,R double yy):x(xx),y(yy){}
    	inline node operator +(const node &b)const{return node(x+b.x,y+b.y);}
    	inline node operator -(const node &b)const{return node(x-b.x,y-b.y);}
    	inline double operator *(const node &b)const{return x*b.y-y*b.x;}
    	inline node operator *(const double &b)const{return node(x*b,y*b);}
    	inline double operator ^(const node &b)const{return x*b.x+y*b.y;}
    	inline double len2(){return x*x+y*y;}
    	inline node rot(){return node(-y,x);}
    }p[N],o;
    struct Line{
    	node p,v;
    	inline Line(){}
    	inline Line(R node pp,R node vv):p(pp),v(vv){}
    	friend node cross(const Line &a,const Line &b){return a.p+a.v*(b.v*(b.p-a.p)/(b.v*a.v));}
    };
    node circle(const node &a,const node &b,const node &c){
    	return cross(Line((a+b)*0.5,(b-a).rot()),Line((a+c)*0.5,(c-a).rot()));
    }
    int n;double r;
    int main(){
    //	freopen("testdata.in","r",stdin);
    	n=read();
    	fp(i,1,n)p[i].x=readdb(),p[i].y=readdb();
    	random_shuffle(p+1,p+1+n);
    	r=0,o=node(0,0);
    	fp(i,1,n)if((p[i]-o).len2()>r){
    		o=p[i],r=0;
    		fp(j,1,i-1)if((p[j]-o).len2()>r){
    			o=(p[i]+p[j])*0.5,r=(p[j]-o).len2();
    			fp(k,1,j-1)if((p[k]-o).len2()>r)
    				o=circle(p[i],p[j],p[k]),r=(p[k]-o).len2();
    		}
    	}
    	printf("%.10lf
    %.10lf %.10lf
    ",sqrt(r),o.x,o.y);
    	return 0;
    }
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/bztMinamoto/p/10698920.html
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