51Nod-1976-多邊形劃分
阿新 • • 發佈:2019-02-16
(一)題面:
給一個共有n個點的凸多邊形,求一條將該多邊形劃分為面積和周長都相等的兩部分的直線。Input
第一行一個正整數n,表示多邊形的點數。(n <= 40000) 接下來的n行,第i+1行,每行兩個實數xi,yi,表示凸多邊形的一個點的座標,點按照逆時針或順時針的順序給出。 其中n,|xi|,|yi|<=40000。Output
如果存在這樣的直線,將這條直線與凸多邊形的兩個交點的座標分兩行輸出。你所求的直線必須與多邊形有兩個交點,且分多邊形的兩部分周長或面積相差都不能大於10^-3。 如果不存在,輸出"impossible"(不含引號)。Input示例
4 0 0 3 0 3 3 0 3Output示例
1 0 2 3
(二)題目大意:
見題面QAQ.
(三)解題思路:
像我這麼菜當然是沒想到思路的啦~...
下面是官方題解:
①首先,我們對這條直線的存在性進行證明。
在凸多邊形上任取一點 P ,定義函式 f(x) :設凸多邊形周長為 C ,從 P 點出發在凸多邊形上沿順時
針方向移動 x 個單位長度後,設到達的點為Q1,從P+C/2點出發沿著凸多邊形移動x個單位長度後到達 Q2
,函式值為射線 Q1Q2 兩側的面積差。不難發現有 f(x)=−f(x+C2) ,因為此時射線剛好翻轉。根據零點存
在定理可知在區間 [0,C2]存在一實數 x0 使得 f(x0)=0 ,證畢。
②存在性得到證明後,只需求解出函式的一個零點即可。可採用二分法求出零點。顯然零點可能並不一定唯一,但我們只需求出一個零點,二分法仍然適用,只需在縮小區間的時候保證區間內一定存在一個零點即可
(設當前考慮的區間為[l,r],只需保證f(l)與f(r)異號)。至此演算法便水落石出了。
③演算法的時間複雜度為 O(nlogC)。
其圖示如下:
設:F(x)=S1-S2,則F(x+C/2)=S2-S1,又因為F(x)是連續的,所以有了題解中的結論,然後二分求零點即
可。
(四)具體程式碼:
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<string>
#include<cstdio>
#include<cmath>
#include<algorithm>
#define id (SP+1)%n
using namespace std;
const int maxn=4e4+10;
struct Point{
double x,y;
Point(){}
Point(double _x,double _y){
x=_x;y=_y;
}
}P[maxn];
double dist(Point A,Point B){
return sqrt((A.x-B.x)*(A.x-B.x)+(A.y-B.y)*(A.y-B.y));
}
double Area(Point A,Point B,Point C){ //三角形面積
double x1=B.x-A.x,y1=B.y-A.y;
double x2=C.x-A.x,y2=C.y-A.y;
return fabs(x1*y2-x2*y1)/2.0;
}
const double esp=1e-9;
Point getp(Point A,Point B,double x){ //求線段AB上距離A點x長度的點
double d=dist(A,B);
double ex=(B.x-A.x)/d;
double ey=(B.y-A.y)/d;
double _x=A.x+ex*x;
double _y=A.y+ey*x;
return Point(_x,_y);
}
double fx(double x,double c,double s,int n){//求F(x)
int SP=0;
double d;
while((d=dist(P[SP],P[id]))<x){x-=d;SP=id;}
Point p1=getp(P[SP],P[id],x); //Q1
double m=c-dist(p1,P[id]),S=0;
SP=id;
while((d=dist(P[SP],P[id]))<m){
S+=Area(p1,P[SP],P[id]);
m-=d;SP=id;
}
Point p2=getp(P[SP],P[id],m); //Q2
S+=Area(p1,P[SP],p2);
return s-S-S;
}
int main(){
freopen("in.txt","r",stdin);
int n;
scanf("%d",&n);
scanf("%lf%lf%lf%lf",&P[0].x,&P[0].y,&P[1].x,&P[1].y);
double Len=dist(P[0],P[1]),area=0;
for(int i=2;i<n;i++){
scanf("%lf%lf",&P[i].x,&P[i].y);
Len+=dist(P[i],P[i-1]);
area+=Area(P[0],P[i-1],P[i]);
}
Len+=dist(P[0],P[n-1]);
double l=0,r=Len/2,c=Len/2,flx=0,fmx=1,mid;
while(l+esp<r||fabs(fx(mid,c,area,n))<esp){
mid=(l+r)/2;
flx=fx(l,c,area,n);
fmx=fx(mid,c,area,n);
if(fabs(fmx)<esp)break;
if(flx*fmx<0)r=mid-esp;
else l=mid+esp;
}
l=mid;
int SP=0;
double d,S=0,len=0;
while((d=dist(P[SP],P[id]))<l){l-=d;SP=id;}
Point p1=getp(P[SP],P[id],l); //Q1
double m=c-dist(p1,P[id]);
len+=dist(p1,P[id]);
SP=id;
while((d=dist(P[SP],P[id]))<m){
S+=Area(p1,P[SP],P[id]);
len+=dist(P[SP],P[id]);
m-=d;SP=id;
}
Point p2=getp(P[SP],P[id],m); //Q2
printf("%.12lf %.12lf\n%.12lf %.12lf\n",p1.x,p1.y,p2.x,p2.y);
return 0;
}
(五)總結一下:
①計算幾何往往需要去尋找一些重要的數學關係。
②這裡被卡了精度,真是#¥%……&*,我那裡二分判斷的條件貌似不是很“標準”,然後輸出小數的位數
要夠多,貌似計算幾何問題裡面涉及到精度的問題還不少...。
③照著題解的思路寫,程式碼寫得比較難看...有待改進。