• 旋转卡壳法求点集最小外接矩形(面积)并输出四个顶点坐标


    BZOJ

    1185: [HNOI2007]最小矩形覆盖

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    Description

     

    #include"stdio.h"
    #include"string.h"
    #include"math.h"
    #define M 50006
    #define eps 1e-10
    #include"stdlib.h"
    #define inf 999999999
    typedef struct node
    {
        double x,y,dis,cos;
    }P;
    P p[M],q[M],pp[M];
    double min(double a,double b)
    {
        return a<b?a:b;
    }
    int cmp(const void *a,const void *b)
    {
        if(fabs((*(struct node*)a).cos-(*(struct node*)b).cos)<eps)
            return (*(struct node*)a).dis>(*(struct node*)b).dis?1:-1;
        else
            return (*(struct node*)b).cos>(*(struct node*)a).cos?1:-1;
    
    }
    double pow(double x)
    {
        return x*x;
    }
    double Len(node p0,node p1)
    {
        return pow(p1.x-p0.x)+pow(p1.y-p0.y);
    }
    double COS(node p0,node p1)
    {
        double x1=p1.x-p0.x;
        double y1=p1.y-p0.y;
        double x2=1;
        double y2=0;
        return (x1*x2+y1*y2)/sqrt((x1*x1+y1*y1)*(x2*x2+y2*y2));
    }
    double cross(node p0,node p1,node p2)
    {
        double x1=p1.x-p0.x;
        double y1=p1.y-p0.y;
        double x2=p2.x-p0.x;
        double y2=p2.y-p0.y;
        return x1*y2-x2*y1;
    }
    double dot(node p0,node p1,node p2)
    {
        double x1=p1.x-p0.x;
        double y1=p1.y-p0.y;
        double x2=p2.x-p1.x;
        double y2=p2.y-p1.y;
        return x1*x2+y1*y2;
    }
    node miss(node q1,double a,double b,node q2)//求两直线交点坐标
    {
        node ret;
        double c1=a*q1.y-b*q1.x;
        double c2=-a*q2.x-b*q2.y;
        ret.x=-(b*c1+a*c2)/(a*a+b*b);
        ret.y=(a*c1-b*c2)/(a*a+b*b);
        return ret;
    }
    int main()
    {
        int n,i,j;
        while(scanf("%d",&n)!=-1)
        {
            node start;
            int tep;
            start.x=start.y=inf;
            for(i=0;i<n;i++)
            {
                scanf("%lf%lf",&p[i].x,&p[i].y);
                if(start.y>p[i].y)
                {
                    start=p[i];
                    tep=i;
                }
                else if(fabs(start.y-p[i].y)<eps)
                {
                    if(start.x>p[i].x)
                    {
                        start=p[i];
                        tep=i;
                    }
                }
            }
            p[tep].dis=0;
            p[tep].cos=1.0;
            for(i=0;i<n;i++)
            {
                if(i!=tep)
                {
                    if(fabs(p[i].x-start.x)<eps&&fabs(p[i].y-start.y)<eps)
                    {
                        p[i].dis=0;
                        p[i].cos=1.0;
                    }
                    else
                    {
                        p[i].dis=Len(start,p[i]);
                        p[i].cos=COS(start,p[i]);
                    }
                }
            }
            qsort(p,n,sizeof(p[0]),cmp);
            int tt=0;
            for(i=0;i<n;i++)
            {
                if(fabs(p[i].cos-p[(i+1)%n].cos)>eps||fabs(p[i].dis-p[(i+1)%n].dis)>eps)
                    pp[tt++]=p[i];
            }
            if(tt==0)
            {
                printf("%.5lf
    ",0.0);
                for(i=0;i<4;i++)
                    printf("%.5lf %.5lf
    ",p[0].x,p[0].y);
                continue;
            }
            int flag=0;
            for(i=1;i<tt-1;i++)
            {
                if(fabs(p[i].cos-p[i+1].cos)>eps)
                    flag++;
            }
            if(!flag)
            {
                printf("%.5lf
    ",0.0);
                printf("%.5lf %.5lf
    ",pp[0].x,pp[0].y);
                printf("%.5lf %.5lf
    ",pp[tt-1].x,pp[tt-1].y);
                printf("%.5lf %.5lf
    ",pp[tt-1].x,pp[tt-1].y);
                printf("%.5lf %.5lf
    ",pp[0].x,pp[0].y);
                continue;
            }
            q[0]=pp[tt-1];//注意tt;
            q[1]=pp[0];
            q[2]=pp[1];
            int cnt=2;
            for(i=2;i<tt;i++)
            {
                while(cross(q[cnt-1],q[cnt],pp[i])<0)
                {
                    cnt--;
                }
                q[++cnt]=pp[i];
            }
            int k1,k2;
            k1=1;
            j=1;
            double S=inf;
            double a[5],b[5];
            int indx[5];
            for(i=0;i<cnt;i++)
            {
                double w=sqrt(Len(q[i],q[(i+1)%cnt]));
                while(cross(q[i],q[(i+1)%cnt],q[(j+1)%cnt])>cross(q[i],q[(i+1)%cnt],q[j%cnt]))
                {
                    j++;
                }
                double high=cross(q[i],q[(i+1)%cnt],q[j%cnt])/w;
                while(dot(q[i],q[(i+1)%cnt],q[(k1+1)%cnt])>dot(q[i],q[(i+1)%cnt],q[(k1)%cnt]))
                {
                    k1++;
                }
                if(i==0)
                    k2=k1;
                while(dot(q[i],q[(i+1)%cnt],q[(k2+1)%cnt])<=dot(q[i],q[(i+1)%cnt],q[(k2)%cnt]))
                {
                    k2++;
                }
                double wide=(dot(q[i],q[(i+1)%cnt],q[(k1)%cnt])-dot(q[i],q[(i+1)%cnt],q[(k2)%cnt]))/w;
                if(S>high*wide)
                {
                    S=high*wide;//更新四个切点坐标以及旋转的直线的方向向量
                    indx[0]=i;
                    indx[1]=k1%cnt;
                    indx[2]=j%cnt;
                    indx[3]=k2%cnt;
                    a[0]=q[(i+1)%cnt].x-q[i].x;
                    b[0]=q[(i+1)%cnt].y-q[i].y;
                    a[1]=b[0];
                    b[1]=-a[0];
                    a[2]=a[0];
                    b[2]=b[0];
                    a[3]=b[0];
                    b[3]=-a[0];
                }
            }
            printf("%.5lf
    ",S);
            node ret[5];
            start.x=start.y=inf;
    
            for(i=0;i<4;i++)//先找出左下角的点的坐标然后按照极角排序
            {
                ret[i]=miss(q[indx[i]],a[i],b[i],q[indx[(i+1)%4]]);
                //printf("%.5lf %.5lf
    ",ret[i].x,ret[i].y);
                if(start.y>ret[i].y)
                {
                    start=ret[i];
                    tep=i;
                }
                else if(fabs(start.y-ret[i].y)<eps)
                {
                    if(start.x>ret[i].x)
                    {
                         start=ret[i];
                    tep=i;
                    }
    
                }
            }
            ret[tep].dis=0;
            ret[tep].cos=1.5;
            for(i=0;i<4;i++)
            {
                if(i!=tep)
                {
                    ret[i].dis=Len(start,ret[i]);
                    ret[i].cos=COS(start,ret[i]);
                }
            }
            qsort(ret,4,sizeof(ret[0]),cmp);
            for(i=0;i<4;i++)
                printf("%.5lf %.5lf
    ",ret[i].x,ret[i].y);
        }
        return 0;
    }
    


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