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  • 洛谷P3222 [HNOI2012]射箭(计算几何,半平面交,双端队列)

    洛谷题目传送门

    设抛物线方程为(y=ax^2+bx(a<0,b>0)),我们想要求出一组(a,b)使得它尽可能满足更多的要求。这个显然可以二分答案。

    如何check当前的(mid)是否合法呢?每一个限制条件形如(y_{i_1}le ax_i^2+bx_ile y_{i_2}),也就是(frac{y_{i_1}}{x_i}le x_ia+ble frac{y_{i_2}}{x_i})。把(a,b)看成自变量,实际上每个不等式就是一个半平面,我们需要求出半平面交。

    需要掌握向量、叉积等少量基础算法(不过做到这题的大佬们肯定会了),可以参考xzy巨佬的总结

    有一种(O(n^2))的动态插入半平面的做法,可以通过原题数据(目前最优解第一版大部分是这种写法),也可以参考xzy巨佬的总结。

    蒟蒻构造了一组边数很多的半平面交,可以卡掉这种写法,目前rank1的代码本机需要20s以上。

    一些hack数据可以从这里下(部分转自liu_runda)

    链接: https://pan.baidu.com/s/1Te0G-L2JrRu361qKAGorhQ

    提取码: ea9m

    谈一谈正经的(O(nlog n))的实现吧。以下内容从蒟蒻的总结里㧟的。

    我们用有向直线(一个点和一个方向向量)表示半平面,以下默认半平面在有向直线的左侧。

    对有向直线按方向向量的极角排序,维护一个双端队列,存储当前构成半平面的直线以及相邻两直线的交点。

    每次加入一条有向直线,如果队首/队尾的交点在直线右侧(用叉积判)则弹掉队首/队尾的直线。

    为什么这样是对的呢?因为加入直线的单调性,所以要被弹出的直线一定在队首或队尾。感兴趣的话可以自己手画一些例子来理解。

    需要注意的细节:

    1. 加入直线时,先弹队尾,再弹队首。
    2. 最后还要检查队尾交点是否在队首直线的右侧,如果是也要弹掉。
    3. 特判平行直线,在右侧的要弹掉。
    4. 如果题目给出的半平面不一定有限制边界,则应该手动加入一个INF边界。

    算法的复杂度瓶颈在排序,因此预先将这些有向直线排好序,二分check时忽略编号大于mid的直线就可以了。时间复杂度(O(nlog n))

    注意这题的坐标范围是(1e9)范围,因此INF设到(1e10)以上,EPS设到(1e-10)以下。

    #include<bits/stdc++.h>
    #define RG register
    #define I inline
    #define R RG int
    #define G if(++ip==ie)if(fread(ip=buf,1,SZ,stdin))
    using namespace std;
    typedef double DB;
    const int SZ=1<<19,N=2e5+9;
    const DB INF=1e11,EPS=1e-11;
    char buf[SZ],*ie=buf+SZ,*ip=ie-1;
    inline int in(){
    	G;while(*ip<'-')G;
    	R x=*ip&15;G;
    	while(*ip>'-'){x*=10;x+=*ip&15;G;}
    	return x;
    }
    struct Vec{
    	DB x,y;
    	I Vec(){}
    	I Vec(DB a,DB b){x=a;y=b;}
    	I Vec operator+(Vec a){return Vec(x+a.x,y+a.y);}
    	I Vec operator-(Vec a){return Vec(x-a.x,y-a.y);}
    	I Vec operator*(DB a){return Vec(x*a,y*a);}//数乘
    	I DB operator^(Vec a){return x*a.y-y*a.x;}//叉积
    }k[N];
    struct Line{
    	Vec p,v;DB ang;int id;
    	I Line(){}
    	I Line(Vec a,Vec b,R c){p=a,v=b-a,ang=atan2(v.y,v.x),id=c;}
    	I bool operator<(Line&a){return ang<a.ang;}
    	I bool Right(Vec&a){return (v^(a-p))<-EPS;}
    	I friend Vec Cross(Line&a,Line&b){//求直线交点
    		return a.p+a.v*((b.v^(b.p-a.p))/(b.v^a.v));
    	}
    }a[N],q[N];
    int p=0,l=1,r,mid;
    bool HalfPlane(Line*a,Line*e){//求半平面是否有交
    	R n=e-a,i=0,h=0,t=0;
    	while(a[i].id>mid)++i;
    	for(q[0]=a[i++];i<n;++i){
    		if(a[i].id>mid)continue;
    		while(h<t&&a[i].Right(k[t-1]))--t;
    		while(h<t&&a[i].Right(k[h]))++h;
    		if(a[i].ang!=q[t].ang)q[++t]=a[i];
    		else if(a[i].Right(q[t].p))q[t]=a[i];
    		if(h<t)k[t-1]=Cross(q[t-1],q[t]);
    	}
    	while(h<t&&q[h].Right(k[t-1]))--t;
    	return t-h>1;
    }
    int main(){
    	r=in();
    	for(R i=1;i<=r;++i){
    		DB x=in(),y1=in(),y2=in();
    		a[++p]=Line(Vec(0,y1/x),Vec(1,y1/x-x),i);
    		a[++p]=Line(Vec(1,y2/x-x),Vec(0,y2/x),i);
    	}//边界要设EPS不能设0,因为a、b为0均不合题意
    	a[++p]=Line(Vec(-INF,EPS),Vec(-EPS,EPS),0);
    	a[++p]=Line(Vec(-EPS,EPS),Vec(-EPS,INF),0);
    	a[++p]=Line(Vec(-EPS,INF),Vec(-INF,INF),0);
    	a[++p]=Line(Vec(-INF,INF),Vec(-INF,EPS),0);
    	sort(a+1,a+p+1);
    	while(l<r){
    		mid=(l+r+1)>>1;
    		HalfPlane(a+1,a+p+1)?l=mid:r=mid-1;
    	}
    	cout<<l<<endl;
    	return 0;
    }
    
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