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  • Gym-101158J Cover the Polygon with Your Disk 计算几何 求动圆与多边形最大面积交

    题面

    题意:给出小于10个点形成的凸多边形 和一个半径为r 可以移动的圆 求圆心在何处的面积交最大,面积为多少

    题解:三分套三分求出圆心位置,再用圆与多边形面积求交

      1 #include<bits/stdc++.h>
      2 #define inf 1000000000000
      3 #define M 100009
      4 #define eps 1e-12
      5 #define PI acos(-1.0)
      6 using namespace std;
      7 struct node
      8 {
      9     double x,y;
     10     node(){}
     11     node(double xx,double yy)
     12     {
     13         x=xx;
     14         y=yy;
     15     }
     16     node operator -(node s)
     17     {
     18         return node(x-s.x,y-s.y);
     19     }
     20     node operator +(node s)
     21     {
     22         return node(x+s.x,y+s.y);
     23     }
     24     double operator *(node s)
     25     {
     26         return x*s.x+y*s.y;
     27     }
     28     double operator ^(node s)
     29     {
     30         return x*s.y-y*s.x;
     31     }
     32 }p[M],a[M];
     33 double max(double a,double b)
     34 {
     35     return a>b?a:b;
     36 }
     37 double min(double a,double b)
     38 {
     39     return a<b?a:b;
     40 }
     41 double len(node a)
     42 {
     43     return sqrt(a*a);
     44 }
     45 double dis(node a,node b)//两点之间的距离
     46 {
     47     return len(b-a);
     48 }
     49 double cross(node a,node b,node c)//叉乘
     50 {
     51     return (b-a)^(c-a);
     52 }
     53 double dot(node a,node b,node c)//点乘 
     54 {
     55     return (b-a)*(c-a);
     56 }
     57 int judge(node a,node b,node c)//判断c是否在ab线段上(前提是c在直线ab上)
     58 {
     59     if(c.x>=min(a.x,b.x)
     60        &&c.x<=max(a.x,b.x)
     61        &&c.y>=min(a.y,b.y)
     62        &&c.y<=max(a.y,b.y))
     63         return 1;
     64     return 0;
     65 }
     66 double area(node b,node c,double r)
     67 {
     68     node a(0.0,0.0);
     69     if (dis(b,c)<eps) return 0.0;
     70     double h=fabs(cross(a,b,c))/dis(b,c);
     71     if(dis(a,b)>r-eps&&dis(a,c)>r-eps)//两个端点都在圆的外面则分为两种情况
     72     {
     73         double angle=acos(dot(a,b,c)/dis(a,b)/dis(a,c));
     74         if(h>r-eps)
     75         {
     76             return 0.5*r*r*angle;
     77         }
     78         else if(dot(b,a,c)>0&&dot(c,a,b)>0)
     79         {
     80             double angle1=2*acos(h/r);
     81             return 0.5*r*r*fabs(angle-angle1)+0.5*r*r*sin(angle1);
     82         }
     83         else
     84         {
     85             return 0.5*r*r*angle;
     86         }
     87     }
     88     else if(dis(a,b)<r+eps&&dis(a,c)<r+eps)//两个端点都在圆内的情况
     89     {
     90         return 0.5*fabs(cross(a,b,c));
     91     }
     92     else//一个端点在圆上一个端点在圆内的情况
     93     {
     94         if(dis(a,b)>dis(a,c))//默认b在圆内
     95         {
     96             swap(b,c);
     97         }
     98         if(fabs(dis(a,b))<eps)//ab距离为0直接返回0
     99         {
    100             return 0.0;
    101         }
    102         if(dot(b,a,c)<eps)
    103         {
    104             double angle1=acos(h/dis(a,b));
    105             double angle2=acos(h/r)-angle1;
    106             double angle3=acos(h/dis(a,c))-acos(h/r);
    107             return 0.5*dis(a,b)*r*sin(angle2)+0.5*r*r*angle3;
    108  
    109         }
    110         else
    111         {
    112             double angle1=acos(h/dis(a,b));
    113             double angle2=acos(h/r);
    114             double angle3=acos(h/dis(a,c))-angle2;
    115             return 0.5*r*dis(a,b)*sin(angle1+angle2)+0.5*r*r*angle3;
    116         }
    117     }
    118 }
    119 int n;
    120 double x,y,h,x1,yy,R;
    121 double gets(node O)//求圆与多边形面积并 
    122 {
    123     for (int i=1;i<=n+1;i++) p[i]=a[i];
    124       for(int i=1;i<=n+1;i++) p[i]=p[i]-O;
    125     O=node(0,0);
    126     double sum=0;
    127     for(int i=1;i<=n;i++)
    128     {
    129         int j=i+1;
    130         double s=area(p[i],p[j],R);
    131         if(cross(O,p[i],p[j])>0) sum+=s; else sum-=s;
    132     }    
    133     return fabs(sum);
    134 }
    135 int dcmp(double x)
    136 {
    137     if(x > eps) return 1;
    138     return x < -eps ? -1 : 0;
    139 }
    140 double calc(double x)
    141 {
    142     double l=1000000,r=-100000,m1,m2,f1=0,f2=0;
    143     for (int i=1;i<=n;i++)
    144     {
    145         if (dcmp((a[i].x-x) * (a[i+1].x-x))<=0)
    146         {
    147             node tmp;
    148             tmp.x=a[i].x+(a[i+1].x-a[i].x)/(a[i+1].x-a[i].x)*(x-a[i].x);
    149             tmp.y=a[i].y+(a[i+1].y-a[i].y)/(a[i+1].x-a[i].x)*(x-a[i].x);
    150             l=min(l,tmp.y);
    151             r=max(r,tmp.y);
    152         }
    153     }
    154     while (l+eps<r)
    155     {
    156         m1=(l+l+r)/3.0;     
    157         node bom=node(x,m1);
    158         f1=gets(bom);
    159         m2=(l+r+r)/3.0;        
    160         bom=node(x,m2); 
    161         f2=gets(bom);
    162         if (f1>f2) r=m2;else l=m1;
    163     }
    164     return f1;
    165 }
    166 int main()
    167 {    
    168     scanf("%d%lf",&n,&R);
    169     double l=1000,r=-1000,m1,m2,f1,f2;
    170     for(int i=1;i<=n;i++) 
    171     {
    172         scanf("%lf%lf",&a[i].x,&a[i].y);
    173         l=min(l,a[i].x);
    174         r=max(r,a[i].x);
    175     }
    176     a[n+1]=a[1];
    177     while (l+eps<r)
    178     {
    179         m1=(l+l+r)/3.0;f1=calc(m1);
    180         m2=(l+r+r)/3.0;f2=calc(m2);
    181         if (f1>f2) r=m2;else l=m1;
    182     }
    183     printf("%.6lf
    ",f1);
    184     return 0;
    185 }
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