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  • [HNOI 2012]三角形覆盖问题

    Description

    二维平面中,给定   N个等腰直角三角形(每个三角形的两条直角边分别
     
     
    平行于坐标轴,斜边从左上到右下)。我们用三个非负整数( xyd)来描
     
    述这样一个三角形,三角形三个顶点的坐标
     
    分别为(xy), (x + dy)和(xy +     d)。要求计算这   N个三角形所覆盖的总面
     
    积。例如,下图有 3 个三角形,覆盖的总面积为 11.0。
     

    Input

    输入文件第一行为一个正整数N,表示三角形的个数。接下来的 N

     

    行每行有用空格隔开的三个非负整数,  xy   , d,描述一个三角

     

    形的顶点坐标,分别为

     

    (    xy), (x + dy), (  xy+d),

     

    其中 xyd 满足0≤   xyd≤1000000。

     

    对于50%的数据,1≤         N≤500;

     

    100%的数据,1≤N≤10000。

    Output

    仅包含一行,为一个实数    S    ,表示所有三角形所覆盖的总面积,输出恰

     

    好保留一位小数。输入数据保证     S≤2^31 。

    Sample Input

    3 .
    1 1 4
    2 0 2
    3 2 2

    Sample Output

    11.0

    题解:

    将所有三角形按照底边的y坐标升序排序,然后用一根扫描线,从最下面的三角形的底边开始向上扫,并时刻维护sum[]数组和len,sum[i]=第i格上覆盖的三角形个数(注意是第i格而不是第i个点!第i个点和第i+1个点之间的那一格就是第i格),len=扫描线上被覆盖的部分的总长度(以下简称有效长度),显然移动完一次扫描线后,答案中增加的面积=$$frac{上次扫描线的有效长度+本次扫描线的有效长度}{2}$$

    那么实际上整个题要做的就是从最下面不断地向上移动扫描线,用一个栈维护覆盖在扫描线上面的三角形,每移动一次扫描线,先维护一次有效长度和sum[]数组,但是这次维护只是在原有的三角形基础上减少,并不增加三角形(也就是说这次维护是不添加新相交的三角形的,有效长度只会减少,不会增加)!在答案中添加面积后,再对扫描线上的有效长度和sum[]数组这两个信息进行第二次维护,这次会加入移动扫描线后新相交的三角形。如此反复便可得到答案。

    但是这样做还是会TLE掉最后两个点,因此我们需要再想办法优化,可以发现,某些小三角形是被大三角形所包裹起来的(如下图中红叉的那个紫色三角形,虚线是扫描线,箭头是扫描线的移动方向),显然这样的小三角形都可以忽略不计,因此可以大大减少数据规模。

    那么我们可以标记每个三角形是否已经被删除了,在每次扫描线移动后,在加入新的三角形的时候,看这个三角形是否包裹了原来的三角形,以及这个三角形是否被原来的三角形所包裹。若这个三角形包裹了原来的三角形,就把原来的那个三角形删掉,如此下去,如果这个三角形并没有被原来扫描线上的三角形包裹,那么就把它加入扫描线上,并更新对应于扫描线上的区间的格子的信息。 
    要做到轻松地删除三角形,并通过这样的优化减少数据规模的话,就需要用一个双向链表来维护当前所有还没被删掉的三角形,当然也可以用splay来维护的啦,速度会快很多。

     1 //Never forget why you start
     2 #include<iostream>
     3 #include<cstdio>
     4 #include<cstdlib>
     5 #include<cstring>
     6 #include<cmath>
     7 #include<algorithm>
     8 using namespace std;
     9 int n,m;
    10 struct triangle {
    11     int x,y,d,l,r;//横坐标,纵坐标,直角边长,左端点横坐标,右端点横坐标 
    12     friend bool operator > (const triangle a,const triangle b) {
    13         return a.l<=b.l&&b.r<=a.r;
    14     }//定义一个三角形a左右两端点如果完全包含另外一个三角形b,则a>b 
    15 } a[10005];
    16 int Next[10005],pre[10005],vis[10005],head,mmax,mmin,len,lastlen,sum[2000005],top,stack[10005];
    17 //Next[]表示双向链表的下一个数
    18 //pre[]表示双向链表的上一个数
    19 //vis[]表示是否在双向链表中
    20 //head表示双向链表的第一个点 
    21 double ans;
    22 void delet(int x) {
    23     vis[x]=0;
    24     if(head==x)head=Next[x];
    25     pre[Next[x]]=pre[x];
    26     Next[pre[x]]=Next[x];
    27 }//从双向链表中删除一个数 
    28 bool cmp(triangle a,triangle b) {
    29     if(a.y==b.y)return a.l<=b.l&&b.r<=a.r;
    30     else return a.y<b.y;
    31 }//比较函数,先按y从小到大排序,再使前面的三角形完全包含后面的三角形 
    32 int main() {
    33     int i,j,k,l;
    34     scanf("%d",&n);
    35     for(i=1; i<=n; i++) {
    36         scanf("%d%d%d",&a[i].x,&a[i].y,&a[i].d);
    37         a[i].r=a[i].x+a[i].d;
    38         a[i].l=a[i].x;
    39         vis[i]=1;
    40         Next[i]=i+1;
    41         pre[i]=i-1;
    42         mmin=min(mmin,a[i].y);
    43         mmax=max(mmax,a[i].y+a[i].d);
    44     }//输入,初始化双向链表 
    45     sort(a+1,a+n+1,cmp);//排序 
    46     head=1;
    47     for(i=head; i<=n&&a[i].y==mmin; i=Next[i]) {
    48         for(j=a[i].l; j<a[i].r; j++) {
    49             if(!sum[j])len++;
    50             sum[j]++;
    51         }
    52     }//统计最开始被三角形覆盖的长度 
    53     for(i=mmin+1; i<=mmax; i++) {
    54         lastlen=len;//lastlen表示层被覆盖的长度,len表示这一层备覆盖的长度 
    55         top=0;//初始化栈 
    56         for(j=head; j<=n&&a[j].y<i; j=Next[j]) {//遍历上一层已经计算过的三角形 
    57             a[j].r--;//因为向上挪了一层,就相当于宽度减小了1 
    58             if(a[j].r<a[j].l)delet(j);//如果这个三角形完全消失,则从双向链表中删去 
    59             else {
    60                 if(sum[a[j].r]==1)len--;//判断r--后是否对len的大小造成影响 
    61                 sum[a[j].r]--;
    62                 stack[++top]=j;//将这个三角形压入栈中(这个三角形覆盖了一部分长度) 
    63             }
    64         }
    65         ans+=(double)(lastlen+len)/2.0;//计算答案 
    66         for(j=head; j<=n&&a[j].y<=i; j=Next[j]) {
    67             if(a[j].y==i) {//遍历所有覆盖在当前层的三角形
    68                 for(k=1; k<=top; k++) {//遍历所有在栈中的三角形, 
    69                     if(vis[stack[k]]==0)continue;
    70                     if(a[stack[k]]>a[j]) {//判断当前三角形是非已被栈中某个三角形覆盖 
    71                         delet(j);//如果已经覆盖,就在双向链表中将这个三角形删除 
    72                         break;
    73                     }
    74                     if(a[j]>a[stack[k]]) {
    75                         delet(stack[k]);
    76                         for(l=a[stack[k]].l; l<a[stack[k]].r; l++) {
    77                             if(sum[l]==1)len--;
    78                             sum[l]--;
    79                         }//如果栈中三角形被当前三角形覆盖,就删除栈中三角形 
    80                     }
    81                 } 
    82                 if(k==top+1) {//如果所有栈中三角形都无法将当前三角形覆盖,就加入当前三角形 
    83                     for(l=a[j].l; l<a[j].r; l++) {
    84                         if(!sum[l])len++;
    85                         sum[l]++;
    86                     }
    87                 }
    88             }
    89         }
    90     }
    91     printf("%.1lf
    ",ans);
    92     return 0;
    93 }
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