最小覆蓋圓的增量演算法
阿新 • • 發佈:2018-12-24
題意:給出平面上的一些點,要求用一個最小的圓,把所有的點包圍起來。
最小覆蓋圓, 增量法:
假設圓O是前i-1個點得最小覆蓋圓,加入第i個點,如果在圓內或邊上則什麼也不做。否,新得到的最小覆蓋圓肯定經過第i個點。
然後以第i個點為基礎(半徑為0),重複以上過程依次加入第j個點,若第j個點在圓外,則最小覆蓋圓必經過第j個點。
重複以上步驟(因為最多需要三個點來確定這個最小覆蓋圓,所以重複三次)。遍歷完所有點之後,所得到的圓就是覆蓋所有點得
最小圓。
證明可以考慮這麼做:
最小圓必定是可以通過不斷放大半徑,直到所有以任意點為圓心,半徑為半徑的圓存在交點,此時的半徑就是最小圓。所以上述定
理可以通過這個思想得到。這個做法複雜度是O(n)的,當加入圓的順序隨機時,因為三點定一圓,所以不在圓內概率是3/i,求出期
望可得是O(n)。
#include <iostream> #include <string.h> #include <stdio.h> #include <algorithm> #include <math.h> using namespace std; const double eps=1e-8; struct Point { double x,y; }; Point p[505]; double dist(Point A,Point B) { return sqrt((A.x-B.x)*(A.x-B.x)+(A.y-B.y)*(A.y-B.y)); } /***返回三角形的外心 */ Point circumcenter(Point A,Point B,Point C) { Point ret; double a1=B.x-A.x,b1=B.y-A.y,c1=(a1*a1+b1*b1)/2; double a2=C.x-A.x,b2=C.y-A.y,c2=(a2*a2+b2*b2)/2; double d=a1*b2-a2*b1; ret.x=A.x+(c1*b2-c2*b1)/d; ret.y=A.y+(a1*c2-a2*c1)/d; return ret; } /***c為圓心,r為半徑 */ void min_cover_circle(Point *p,int n,Point &c,double &r) { random_shuffle(p,p+n); c=p[0]; r=0; for(int i=1;i<n;i++) { if(dist(p[i],c)>r+eps) //第一個點 { c=p[i]; r=0; for(int j=0;j<i;j++) if(dist(p[j],c)>r+eps) //第二個點 { c.x=(p[i].x+p[j].x)/2; c.y=(p[i].y+p[j].y)/2; r=dist(p[j],c); for(int k=0;k<j;k++) if(dist(p[k],c)>r+eps) //第三個點 { //求外接圓圓心,三點必不共線 c=circumcenter(p[i],p[j],p[k]); r=dist(p[i],c); } } } } } int main() { int n; Point c; double r; while(~scanf("%d",&n)&&n) { for(int i=0;i<n;i++) scanf("%lf%lf",&p[i].x,&p[i].y); min_cover_circle(p,n,c,r); printf("%.2lf %.2lf %.2lf\n",c.x,c.y,r); } return 0; }