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尋找凸包(Graham掃描法)

題意描述:

對任意給定的平面上的點集,求最小凸多邊形使得點集中的點要麼在凸多邊形的邊上,要麼在凸多邊形的內部。

Graham演算法描述:

  1. 在所有的點中找到一點p0,使得p0的縱座標值最小,在有多個最小縱座標的情況下,找橫座標最小的那一個。
  2. 將所有的點< p0, p1,…pn> 按規則(相對於p0的幅角從小到大,也就是繞p0逆時針,如有幅角相等的點,只保留離p0最遠的那個,其他的刪除)排序。
  3. 如果所剩的頂點數m小於3,不能構成凸包,retrun false;
  4. 將前三個點如空棧S
  5. for i = 3 to m
  6.       while point next-to-top(S), point top(S), point i
    不能構成一個左轉的三角形
  7.                    pop(S)
  8.       push(point i, S)
  9. return S

棧S中的點即為構成凸包的點。

圖解:
這裡寫圖片描述

example

輸入

8
A -1 2
B 1 1
C 3 4
D 2 2
E 2 5
F 3 2
G 2 6
H 3 3

輸出:

B 1 1
F 3 2
C 3 4
G 2 6
A -1 2

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cmath>
#include<vector> #define INF 0x3f3f3f3f #define MAXN 50 using namespace std; struct point { char name; double x, y; }; vector<point> res; //陣列模擬棧 vector<point> points; //點集 point p0; //y最小的情況下, x最小的點 double dis(point p1, point p2) { return sqrt((p1.x - p2.x) * (p1.x - p2.x) + (p1.y - p2.y)*(p1.y - p2.y)); } bool
cmp(const point p1, const point p2){ //atan2(y, x)返回向量xy和x軸正方向的夾角(-180到180) if (atan2(p1.y - p0.y, p1.x - p0.x) == atan2(p2.y - p0.y, p2.x - p0.x)) return dis(p0, p1) < dis(p0, p2); return atan2(p1.y - p0.y, p1.x - p0.x) < atan2(p2.y - p0.y, p2.x - p0.x); } bool istureleft(const point p0, const point p1, const point p2) { //p2是否相對於p1左轉 double angle1 = atan2(p1.y - p0.y, p1.x - p0.x); double angle2 = atan2(p2.y - p0.y, p2.x - p0.x); if (angle1 < 0) angle1 += 2 * 3.1416; if (angle2 < 0) angle2 += 2 * 3.1416; return angle1 - angle2 < 0; } int main() { char c; double x, y; size_t i, n, index; while (cin >> n) { res.clear(); //清空棧 p0 = { ' ', INF, INF }; //初始化p0 points.clear(); for (i = 0; i < n; ++i) { cin >> c >> x >> y; points.push_back(point{ c, x, y }); if (y < p0.y || y == p0.y && x < p0.x) { index = i, p0 = { c, x, y }; } //更新p0 } sort(points.begin(), points.end(), cmp); index = 0; res.push_back(points[index++]); //前三個點進棧 res.push_back(points[index++]); res.push_back(points[index++]); for (; index < n; index++) {//對後邊的每一個點 while (!istureleft(*(res.end() - 2), *(res.end() - 1), points[index])) res.erase(res.end() - 1); res.push_back(points[index]); } for (i = 0; i < res.size(); ++i) cout << res[i].name << " " << res[i].x << " " << res[i].y << endl; } return 0; }

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