旋转卡壳3——两凸包间距离 (POJ3608 Bridge Across Islands 详讲)
一、引言
讲完了凸包,一个凸包间的距离问题,那么如果有两个凸包,求最小(或最大)距离怎么求呢?
二、思路
说白了,我们是求图形与图形之间的距离,我们可以转换成线段与线段之间的距离,再转换成点与线段之间的距离,最后转换成点与点之间的距离。
1.点与点的距离
不解释
2.点与线段的距离
点与线段一共有如上三种位置关系,明显看出条件就是A与BC的角度是否是钝角,这里我们用点积判断。
double point_to_line(Point A,Point B,Point C)
{
if(dist(B,C)<EPS) return dist(A,B);//表示B,C非常近,则可以转换成第一种情况,点到点
if(multi(C,B,A)<0) return dist(A,C);
if(multi(B,A,C)<0) return dist(A,B);
return fabs((cross(A,B,C)/dist(B,C)));
//cross表示A,B,C围成的平行四边形的面积
}
3.线段与线段的距离
无非就是一个线段上的点到另一条线段的距离,转换成第二种情况。
double line_to_line(Point A,Point B,Point C,Point D)
{
return min(min(point_to_line(A,C,D),point_to_line(B,C,D)),min(point_to_line(C,A,B),point_to_line(D,A,B)));
}
三、找対踵点
以一个图形为主图形,跑一遍,在另一个图形上面找対踵点(就相当于一个凸包的时候,自己跑,自己找自己的対踵点,现在是找另一个的対踵点)
初始化:在主图形上找最下的点yminP,在副图形上找最上的点ymaxQ
double solve(Point* P,int N,Point* Q,int M)
{
int yminP=0,ymaxQ=0;
for(int i=0;i<N;i++) if(P[yminP].y>P[i].y) yminP=i;
for(int i=0;i<M;i++) if(Q[ymaxQ].y<Q[i].y) ymaxQ=i;
P[N]=P[0];
Q[M]=Q[0];
double arg,ans=INF;
for(int i=0;i<N;i++) //以P为主图形,以yminP为起点 所有点跑一圈
{
while(arg=cross(P[yminP],P[yminP+1],Q[ymaxQ+1])-cross(P[yminP],P[yminP+1],Q[ymaxQ])>0 )
ymaxQ=(ymaxQ+1)%M;
ans=min(ans,line_to_line(P[yminP],P[yminP+1],Q[ymaxQ],Q[ymaxQ+1]));
yminP=(yminP+1)%N;
}
return ans;
}
AC代码
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<string>
#include<cmath>
#include<iostream>
#include<stack>
#define ll long long
#define INF 0x3f3f3f3f
#define EPS 1E-10
using namespace std;
const int maxn = 1e4+100;
struct Point{
double x,y;
Point(double xx=0,double yy=0):x(xx),y(yy){}
Point operator +(const Point &p){return Point(p.x+x,p.y+y);}
Point operator -(const Point &p){return Point(x-p.x,y-p.y);}
Point operator *(const int &k){return Point(k*x,k*y);}
bool operator<(const Point &a)const
{
if(x!=a.x) return x<a.x;
return y<a.y;
}
double dot(const Point& p){return x*p.x + y*p.y;}
double det(const Point& p){return x*p.y - y*p.x;}
};
Point P[maxn],Q[maxn];
//叉积
double cross(Point A,Point B,Point C)
{
return (B-A).det(C-A);
}
//点积
double multi(Point A,Point B,Point C)
{
return (B-A).dot(C-A);
}
//两点间距离
double dist(Point A,Point B)
{
return sqrt((A.x-B.x)*(A.x-B.x)+(A.y-B.y)*(A.y-B.y));
}
//逆时针排序:整理凸包
void anticlockwise_sort(Point* P,int N)
{
for(int i=0;i<N-2;i++)
{
int tmp=cross(P[i],P[i+1],P[i+2]);
if(tmp >0)
return ;
else if(tmp<0)
{
reverse(P,P+N);
return;
}
}
}
//点到线段的距离
//A BC
double point_to_line(Point A,Point B,Point C)
{
if(dist(B,C)<EPS) return dist(A,B);
if(multi(C,B,A)<0) return dist(A,C);
if(multi(B,A,C)<0) return dist(A,B);
return fabs((cross(A,B,C)/dist(B,C)));
}
//线段到线段的距离
//AB CD
double line_to_line(Point A,Point B,Point C,Point D)
{
return min(min(point_to_line(A,C,D),point_to_line(B,C,D)),min(point_to_line(C,A,B),point_to_line(D,A,B)));
}
//旋转卡壳
double solve(Point* P,int N,Point* Q,int M)
{
int yminP=0,ymaxQ=0;
for(int i=0;i<N;i++) if(P[yminP].y>P[i].y) yminP=i;
for(int i=0;i<M;i++) if(Q[ymaxQ].y<Q[i].y) ymaxQ=i;
P[N]=P[0];
Q[M]=Q[0];
double arg,ans=INF;
for(int i=0;i<N;i++) //以P为主图形,以yminP为起点 所有点跑一圈
{
while(arg=cross(P[yminP],P[yminP+1],Q[ymaxQ+1])-cross(P[yminP],P[yminP+1],Q[ymaxQ])>0 )
ymaxQ=(ymaxQ+1)%M;
ans=min(ans,line_to_line(P[yminP],P[yminP+1],Q[ymaxQ],Q[ymaxQ+1]));
yminP=(yminP+1)%N;
}
return ans;
}
int main()
{
int N,M;
while(scanf("%d%d",&N,&M)&&N+M)
{
for(int i=0;i<N;i++)
scanf("%lf%lf",&P[i].x,&P[i].y);
for(int i=0;i<M;i++)
scanf("%lf%lf",&Q[i].x,&Q[i].y);
anticlockwise_sort(P,N);
anticlockwise_sort(Q,M);
printf("%.5lf\n",solve(P,N,Q,M));
}
return 0;
}