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  • 三维凸包模板

    poj3528

    参照

    #include <cstring>
    #include <cstdio>
    #include <cmath>
    #include <algorithm>
    using namespace std;
    #define inf 0x7fffffff
    #define max(a,b) (a>b?a:b)
    #define min(a,b) (a<b?a:b)
    #define eps 1e-7
    #define MAXV 505
    
    //三维点
    struct pt
    {
        double x, y, z;
        pt() {}
        pt(double _x, double _y, double _z): x(_x), y(_y), z(_z) {}
        pt operator - (const pt p1)
        {
            return pt(x - p1.x, y - p1.y, z - p1.z);
        }
        pt operator * (pt p)
        {
            return pt(y*p.z-z*p.y, z*p.x-x*p.z, x*p.y-y*p.x);    //叉乘
        }
        double operator ^ (pt p)
        {
            return x*p.x+y*p.y+z*p.z;    //点乘
        }
    };
    
    struct _3DCH
    {
        struct fac
        {
            int a, b, c;    //表示凸包一个面上三个点的编号
            bool ok;        //表示该面是否属于最终凸包中的面
        };
    
        int n;    //初始点数
        pt P[MAXV];    //初始点
    
        int cnt;    //凸包表面的三角形数
        fac F[MAXV*8]; //凸包表面的三角形
    
        int to[MAXV][MAXV];
    
        double vlen(pt a)
        {
            return sqrt(a.x*a.x+a.y*a.y+a.z*a.z);    //向量长度
        }
        double area(pt a, pt b, pt c)
        {
            return vlen((b-a)*(c-a));    //三角形面积*2
        }
        double volume(pt a, pt b, pt c, pt d)
        {
            return (b-a)*(c-a)^(d-a);    //四面体有向体积*6
        }
    
        //正:点在面同向
        double ptof(pt &p, fac &f)
        {
            pt m = P[f.b]-P[f.a], n = P[f.c]-P[f.a], t = p-P[f.a];
            return (m * n) ^ t;
        }
    
        void deal(int p, int a, int b)
        {
            int f = to[a][b];
            fac add;
            if (F[f].ok)
            {
                if (ptof(P[p], F[f]) > eps)
                    dfs(p, f);
                else
                {
                    add.a = b, add.b = a, add.c = p, add.ok = 1;
                    to[p][b] = to[a][p] = to[b][a] = cnt;
                    F[cnt++] = add;
                }
            }
        }
    
        void dfs(int p, int cur)
        {
            F[cur].ok = 0;
            deal(p, F[cur].b, F[cur].a);
            deal(p, F[cur].c, F[cur].b);
            deal(p, F[cur].a, F[cur].c);
        }
    
        bool same(int s, int t)
        {
            pt &a = P[F[s].a], &b = P[F[s].b], &c = P[F[s].c];
            return fabs(volume(a, b, c, P[F[t].a])) < eps && fabs(volume(a, b, c, P[F[t].b])) < eps && fabs(volume(a, b, c, P[F[t].c])) < eps;
        }
    
        //构建三维凸包
        void construct()
        {
            cnt = 0;
            if (n < 4)
                return;
    
            
            bool sb = 1;
            //使前两点不公点
            for (int i = 1; i < n; i++)
            {
                if (vlen(P[0] - P[i]) > eps)
                {
                    swap(P[1], P[i]);
                    sb = 0;
                    break;
                }
            }
            if (sb)return;
    
            sb = 1;
            //使前三点不公线
            for (int i = 2; i < n; i++)
            {
                if (vlen((P[0] - P[1]) * (P[1] - P[i])) > eps)
                {
                    swap(P[2], P[i]);
                    sb = 0;
                    break;
                }
            }
            if (sb)return;
    
            sb = 1;
            //使前四点不共面
            for (int i = 3; i < n; i++)
            {
                if (fabs((P[0] - P[1]) * (P[1] - P[2]) ^ (P[0] - P[i])) > eps)
                {
                    swap(P[3], P[i]);
                    sb = 0;
                    break;
                }
            }
            if (sb)return;
            
    
    
            fac add;
            for (int i = 0; i < 4; i++)
            {
                add.a = (i+1)%4, add.b = (i+2)%4, add.c = (i+3)%4, add.ok = 1;
                if (ptof(P[i], add) > 0)
                    swap(add.b, add.c);
                to[add.a][add.b] = to[add.b][add.c] = to[add.c][add.a] = cnt;
                F[cnt++] = add;
            }
    
            for (int i = 4; i < n; i++)
            {
                for (int j = 0; j < cnt; j++)
                {
                    if (F[j].ok && ptof(P[i], F[j]) > eps)
                    {
                        dfs(i, j);
                        break;
                    }
                }
            }
            int tmp = cnt;
            cnt = 0;
            for (int i = 0; i < tmp; i++)
            {
                if (F[i].ok)
                {
                    F[cnt++] = F[i];
                }
            }
        }
    
        //表面积
        double area()
        {
            double ret = 0.0;
            for (int i = 0; i < cnt; i++)
            {
                ret += area(P[F[i].a], P[F[i].b], P[F[i].c]);
            }
            return ret / 2.0;
        }
    
        //体积
        double volume()
        {
            pt O(0, 0, 0);
            double ret = 0.0;
            for (int i = 0; i < cnt; i++)
            {
                ret += volume(O, P[F[i].a], P[F[i].b], P[F[i].c]);
            }
            return fabs(ret / 6.0);
        }
    
        //表面三角形数
        int facetCnt_tri()
        {
            return cnt;
        }
    
        //表面多边形数
        int facetCnt()
        {
            int ans = 0;
            for (int i = 0; i < cnt; i++)
            {
                bool nb = 1;
                for (int j = 0; j < i; j++)
                {
                    if (same(i, j))
                    {
                        nb = 0;
                        break;
                    }
                }
                ans += nb;
            }
            return ans;
        }
    }hull;
    
    
    int main()
    {
        int i,n;
        while(scanf("%d",&hull.n)!=EOF)
        {
            for(i = 0 ; i < hull.n ;i++)
            scanf("%lf%lf%lf",&hull.P[i].x,&hull.P[i].y,&hull.P[i].z);
            hull.construct();
            printf("%.3f
    ",hull.area());
        }
        return 0;
    }
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