HDU-4454 Stealing a Cake 三分枚举

题意：给定一个点，一个圆，以及一个矩形，现在问从一个点到一个圆再到一个矩形的最短距离为多少？到达一个目标可以只挨着或者穿过它。

解法：目前只知道从一个点到圆上按照[0,PI]，[PI,2*PI]的两个半圆进行划分确实是满足距离是一个凹函数，但是加上到矩形的距离后仍然满足三分性质则不知道怎么得到的。具体做法是先将整个坐标系平移使得圆心落在(0, 0)处，然后三分枚举圆上的点，距离由两部分组成，一部分是点到圆上点的距离，一部分是点到矩形的距离，后者转化为点到四条线段的距离求解。

代码如下：

#include <cstdlib>
#include <cstring>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <cmath>
using namespace std;

const double eps = 1e-6;
const double PI = acos(-1.0);
double cx, cy, cr; // 圆的圆心以及半径

inline int sign(double x) {
    return x < -eps ? -1 : x > eps ? 1 : 0;
}

struct Point {
    double x, y;
    Point (double xx = 0, double yy = 0) : x(xx), y(yy) {}
    Point operator - (const Point &ot) const { // 两个点作差获得向量 
        return Point(x - ot.x , y - ot.y);
    }
    double operator * (const Point &ot) const { // 重载点积
        return x * ot.x + y * ot.y;
    }
    double operator ^ (const Point &ot) const { // 重载叉积 
        return x * ot.y - y * ot.x;
    }
    bool operator < (const Point &ot) const {
        if (sign(x - ot.x)) {
            return sign(x - ot.x) < 0; // 首先按照横坐标排序 
        } else { // 然后按照纵坐标排序 
            return sign(y - ot.y) < 0;
        }
    }
    void show() {
        printf("x = %.2f, y = %.2f\n", x, y);
    }
};

Point it, rp[4];

double dist(const Point &a, const Point &b) {
    return sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x) + (a.y-b.y)*(a.y-b.y));
}

double dtoL(const Point &np, const Point &st, const Point &ed) { // 点到线段的距离 
    double ret; 
    if (sign((ed-st)*(np-st)) > 0 && sign((st-ed)*(np-ed) > 0)) { // 用来判定一个该点的投影在该线段上
        ret = fabs((st-np)^(ed-np)) / dist(st, ed);
    } else {
        ret = min(dist(np, st), dist(np, ed)); // 点到两个端点的较小值
    }
    return ret;
}

double dtoR(const Point &np) { // 到四条线段的最短距离 
    double d1 = min(dtoL(np, rp[0], rp[1]), dtoL(np, rp[0], rp[2]));
    double d2 = min(dtoL(np, rp[1], rp[3]), dtoL(np, rp[2], rp[3]));
    return min(d1, d2);
}

double tsearch(double l, double r) {
    double delta;
    while (r - l >= eps) {
        delta = (r - l) / 3.0; // delta表示是区间长度的1/3
        Point Lp(cr*cos(l+delta), cr*sin(l+delta));
        Point Rp(cr*cos(r-delta), cr*sin(r-delta));
        double d1 = dist(it, Lp) + dtoR(Lp);
        double d2 = dist(it, Rp) + dtoR(Rp);
        if (sign(d1 - d2) > 0) {
            l += delta;
        } else {
            r -= delta;
        }
    }
    Point fp(cr*cos(r), cr*sin(r));
    return dist(it, fp) + dtoR(fp);
}

void solve() {
    // 先三分[0, PI]，在三分[PI, 2*PI]内的角度
    printf("%.2f\n", min(tsearch(0, PI), tsearch(PI, 2*PI)));
}

int main() {
    while (scanf("%lf %lf", &it.x, &it.y), sign(it.x) | sign(it.y)) {
        scanf("%lf %lf %lf", &cx, &cy, &cr); // 读取圆心坐标和半径
        it.x -= cx, it.y -= cy;              // 将圆心平移到源点，其余坐标均作出改变
        scanf("%lf %lf", &rp[0].x, &rp[0].y);
        rp[0].x -= cx, rp[0].y -= cy;
        scanf("%lf %lf", &rp[1].x, &rp[1].y);
        rp[1].x -= cx, rp[1].y -= cy;
        rp[2].x = rp[0].x, rp[2].y = rp[1].y;
        rp[3].x = rp[1].x, rp[3].y = rp[0].y;
        sort(rp, rp+4); // 获得矩形的四个顶点，并排序，方便得到线段与点的关系
        double t = sqrt(2.0) / 2;
        solve();
    }
    return 0;
}