原文地址:http://blog.csdn.net/suwei19870312/article/details/542281
基本问题:
平面上有n个点p1,p2, ..., pn, 要求求出一个面积最小的凸多边形,使得这个多边形包含所有平面上的点。
根据算法导论上提供的两个方法做一些介绍:
算法1:
Graham扫描法
下面直接给出一段伪代码,方便描述:
- GRAHAM-SCAN(Q)
- {
- 1. 取出所有点钟y坐标最小的点作为初始点p0
- 2. 之后对于所有其他点,以p0为中心,点集中的所有点按关于p0的极角逆时针排序,形成p1,p2,..pn-1
- 3. push(p0,S)
- 4. push(p1,S)
- 5. push(P2.S)
- for(i: 3->m)
- {
- px = nexttoTop(S)
- py = Top(S)
- do while (如果(py->pi向量)相对于(px->py向量)是向右走的)
- pop(S)
- px = nextotTop(S)
- py = Top(S)
- push(pi, S);
- }
- return S;
- }
最后S栈中保存了所有凸多边形的顶点集合
下面用图示表示一下算法的过程:
1.初始化所有的p0,p1,...pn-1
2. p0,p1,p2入栈
3. 这时候栈顶元素是p2,次栈顶元素p1, 枚举p3, 那么可以看出, p2->p3的向量相对于p2->p1的向量是向右走的,所以栈中弹出p2, 压入p3
4. P4入栈,由于栈顶元素是p3,次栈顶元素是p1, 那么p3->p4向量,相对于p1->p3向量是向左走的,所以压入p4
5.由于栈顶元素是p4,次栈顶元素是p3, 那么p4->p5向量,相对于p3->p4向量是向右走的,所以弹出p4,压入p5
- //xiaoxia版
- #include <stdio.h>
- #include <math.h>
- #include <stdlib.h>
- typedef struct
- {
- double x;
- double y;
- }POINT;
- POINT result[102]; //保存凸包上的点,相当于所说的栈S
- POINT a[102];
- int n,top;
- double Distance(POINT p1,POINT p2) //两点间的距离
- {
- return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));
- }
- double Multiply(POINT p1,POINT p2,POINT p3) //叉积
- {
- return ((p2.x-p1.x)*(p3.y-p1.y)-(p2.y-p1.y)*(p3.x-p1.x));
- }
- int Compare(const void *p1,const void *p2) //根据p0->p1的极值和p0->p2的极值进行比较,如果极值相同则用距离长度比较
- {
- POINT *p3,*p4;
- double m;
- p3=(POINT *)p1;
- p4=(POINT *)p2;
- m=Multiply(a[0],*p3,*p4) ;
- if(m<0) return 1;
- else if(m==0&&(Distance(a[0],*p3)<Distance(a[0],*p4)))
- return 1;
- else return -1;
- }
- //寻找凸包的过程,p0,p1,p2..的寻找过程在下面main中进行了
- void Tubao()
- {
- int i;
- result[0].x=a[0].x;
- result[0].y=a[0].y;
- result[1].x=a[1].x;
- result[1].y=a[1].y;
- result[2].x=a[2].x;
- result[2].y=a[2].y;
- top=2;
- for(i=3;i<=n;i++)
- {
- while(Multiply(result[top-1],result[top],a[i])<=0 && top>2)
- top--;
- result[top+1].x=a[i].x;
- result[top+1].y=a[i].y;
- top++;
- }
- }
- int main()
- {
- int i,p;
- double px,py,len,temp;
- while(scanf("%d",&n)!=EOF,n)
- {
- for(i=0;i<n;i++)
- scanf("%lf%lf",&a[i].x,&a[i].y);
- if(n==1)
- {
- printf("0.00/n");
- continue;
- }
- else if(n==2)
- {
- printf("%.2lf/n",Distance(a[0],a[1]));
- continue;
- }
-
- //这里的目的好像是找出y坐标最小的点,之后把他定义为P0
- py=-1;
- for(i=0;i<n;i++)
- {
- if(py==-1 || a[i].y<py)
- {
- px=a[i].x;
- py=a[i].y;
- p=i;
- }
- else if(a[i].y==py && a[i].x<px)
- {
- px=a[i].x;
- py=a[i].y;
- p=i;
- }
- }
- //swap(a[0],a[p])
- temp=a[0].x;
- a[0].x=a[p].x;
- a[p].x=temp;
- temp=a[0].y;
- a[0].y=a[p].y;
- a[p].y=temp;
-
-
- //用叉乘来实现排序的比较
- qsort(&a[1],n-1,sizeof(double)*2,Compare);
- a[n].x=a[0].x;
- a[n].y=a[0].y;
-
- //调用tubao()
- Tubao();
-
- len=0.0;
- for(i=0;i<top;i++)
- len=len+Distance(result[i],result[i+1]);
- printf("%.2lf/n",len);
- }
- return 0;
- }
算法学习不断!