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  • 51nod1298圆与三角形——(二分法)

    题目来源: HackerRank
    基准时间限制:1 秒 空间限制:131072 KB 分值: 0 难度:基础题
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    给出圆的圆心和半径,以及三角形的三个顶点,问圆同三角形是否相交。相交输出"Yes",否则输出"No"。(三角形的面积大于0)。
     
    Input
    第1行:一个数T,表示输入的测试数量(1 <= T <= 10000),之后每4行用来描述一组测试数据。
    4-1:三个数,前两个数为圆心的坐标xc, yc,第3个数为圆的半径R。(-3000 <= xc, yc <= 3000, 1 <= R <= 3000)
    4-2:2个数,三角形第1个点的坐标。
    4-3:2个数,三角形第2个点的坐标。
    4-4:2个数,三角形第3个点的坐标。(-3000 <= xi, yi <= 3000)
    Output
    共T行,对于每组输入数据,相交输出"Yes",否则输出"No"。
    Input示例
    2
    0 0 10
    10 0
    15 0
    15 5
    0 0 10
    0 0
    5 0
    5 5
    Output示例
    Yes
    No


    题意:给出一个圆的圆心坐标以及圆的半径,三角形三个顶点的坐标,问你这个三角形和圆是否有交点。
    思路:这一题刚看好像挺简单,在51nod上也是0分基础题,一开始觉得三个点都在圆外或都在圆内就不相交,否则就相交,但仔细一想却并没有那么简单。顶点是否在圆内只需要判断顶点到圆心的距离是否小于半径即可。这道题要分三种情况考虑:

    第一种:三角形三个点到圆心的距离均小于半径(三个点都在圆内),如下图:



    由上图可知,三个点在圆内可以确定没有相交。


    第二种:有至少一个点在圆上或一部分在圆内一部分在圆外,如下图:



    可以确定这一种情况一定相交;

    第三种:三个顶点全在圆外,这种情况比较复杂,见下图:

       

       

       

    三个点都在外的主要分为这三种情况,那如何来进行判断呢?

    这里可以用二分法来判断:分别用二分判断三条边,lowx,lowy,highx,highy表示边的两个端点,midx,midy表示边的中点,如果中点在圈内,那说明这条边肯定和圆有交点,因为边的端点都在圈外;如果中点在圈外,那就取线段其中的一半继续判断,取哪一半呢?我们可以想一下,如果相交,那在线段在圈内的那一段更靠近线段的哪一半,当然是端点更靠近圆心的那一半啊,就像上面的最后一张图,与左上角的端点相比,三角形右下角的端点更靠近圆心,所以相交的那一段更靠近右下角。正因为这样,我们二分时范围的改变就有了依据。二分的终止条件是什么?就是当中点与端点非常靠近时,这时可以等同于已经在端点处,无法再分了(貌似不是很严谨,但可以AC)。还有一点,当线段的两个端点的横坐标或纵坐标相等时,需要进行特判,因为横坐标相等时,中点的横坐标一直都等于端点横坐标的,这样二分可能会出现问题。下面看代码:

      1 #include<iostream>
      2 #include<cstdlib>
      3 #include<cstring>
      4 #include<cstdio>
      5 #include<string>
      6 #include<cmath>
      7 #include<algorithm>
      8 #include<stack>
      9 #include<queue>
     10 #define ll long long
     11 #define inf 0x3f3f3f3f
     12 using namespace std;
     13 
     14 int dir[3][2] = {{1,2},{1,3},{2,3}}; //用来表示三条边,分别以(1,2)(1,3) (2,3)为边的端点 
     15 
     16 int main() 
     17 {
     18     int t;
     19     double xc,yc,r,x[5],y[5],farnode[5];
     20     cin>>t;
     21     while(t--)
     22     {
     23         scanf("%lf%lf%lf",&xc,&yc,&r);//输入圆的坐标及半径 
     24         int sum1 = 0,sum2 = 0;//sum1记录三角形在圆外的端点个数,sum2记录在圆内的端点个数 
     25         for(int i=1; i<=3; ++i)
     26         {
     27             scanf("%lf%lf",&x[i],&y[i]);//输入三个端点 
     28             farnode[i] = (x[i]-xc)*(x[i]-xc) + (y[i] - yc)*(y[i] - yc);//记录每个端点与圆心的距离 
     29             if(farnode[i] > r*r) //到圆心的距离大于半径 
     30                 sum1++;
     31             else if(farnode[i] < r*r) // 到圆心的距离小于半径 
     32                 sum2++;
     33         }
     34         
     35         if(sum2 == 3) //如果都在圆内 
     36             printf("No
    ");
     37         else if(sum1 == 3) //如果都在圆外 
     38         {
     39             int flag = 0;
     40             double lowx,lowy,highx,highy;
     41             for(int i=0; i<3; ++i) //遍历三条边 
     42             {
     43                 lowx = x[dir[i][0]];
     44                 lowy = y[dir[i][0]];
     45                 highx = x[dir[i][1]];
     46                 highy = y[dir[i][1]];
     47                 
     48                 
     49                 
     50                 if(lowx == highx) //特判端点横坐标相等的情况 
     51                 {
     52                     if(fabs(lowx-xc) <= r)
     53                     {
     54                         if((lowy >= yc && highy <= yc) || (lowy<= yc && highy>= yc))
     55                             flag = 1;
     56                     }
     57                 }
     58                 
     59                 else if(lowy == highy) //特判端点纵坐标相等的情况 
     60                 {
     61                     if(fabs(lowy-yc) <= r)
     62                     {
     63                         if((lowx >=xc && highx <= xc)|| (lowx<= xc && highx>= xc))
     64                             flag = 1;
     65                     }
     66                 }
     67                 
     68                 else//否则二分判断 
     69                 {
     70                     double midx,midy,lon,lonl,lonr;
     71                     midx = (lowx + highx)/2;
     72                     midy = (lowy + highy)/2;
     73                     while(midx - lowx > 0.1 || midx - lowx < -0.1) //当中点非常接近端点时结束循环 
     74                     {
     75                         lon = (midx - xc)*(midx - xc) + (midy - yc)*(midy - yc);//求出中点在与圆心的距离 
     76                         if(lon <= r*r) //如果在圆内则表示相交 
     77                         {
     78                             flag = 1;
     79                             break;
     80                         }
     81                         lonl = (lowx - xc)*(lowx - xc) + (lowy - yc)*(lowy - yc); // 计算两个端点到圆心的距离 
     82                         lonr = (highx - xc)*(highx - xc) + (highy - yc)*(highy - yc);
     83                         if(lonl > lonr) //如果右端点靠近圆心,那就继续查找线段的右边一半 
     84                         {
     85                             lowx = midx;
     86                             lowy = midy;
     87                         }
     88                         else if(lonl < lonr) //否则查找左边一半 
     89                         {
     90                             highx = midx;
     91                             highy = midy;
     92                         }
     93                         else break;
     94                         midx = (lowx + highx)/2; //继续取中点 
     95                         midy = (lowy + highy)/2;
     96                     }
     97                 }
     98                 if(flag) break; 
     99             }
    100             if(flag) printf("Yes
    ");
    101             else printf("No
    ");
    102         }
    103         else
    104             printf("Yes
    ");
    105     }
    106     return 0;
    107 }
    108 
    109 /*
    110 3
    111 -7 3 1
    112 -8 -7
    113 -3 9
    114 -8 7
    115 */
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