给定n个点,其坐标为(xi,yi )(0≤i≤n-1),要求使用分治策略求解设计算法,找出其中距离最近的两个点。两点间的距离公式为:根号(xi-xj)的平方+(yi-yj)平方,使用C++实现这个算法
时间: 2024-10-20 14:18:49 浏览: 25
要使用分治策略设计算法找到n个点中距离最近的两个点,我们可以将问题分解成更小的部分。首先,我们将所有点分为两半,然后递归地查找每半中的最接近点对。当只剩下一个或两个点时,直接比较它们之间的距离即可。
以下是一个简单的C++实现,使用了分治策略:
```cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <cmath>
#include <climits> // 使用INT_MIN作为初始下界
// 计算两点之间的距离
double distance(const std::pair<int, int>& p1, const std::pair<int, int>& p2) {
return std::sqrt(std::pow(p1.first - p2.first, 2) + std::pow(p1.second - p2.second, 2));
}
// 分治查找最接近的点对
std::pair<std::pair<int, int>, std::pair<int, int>> closestPair(const std::vector<std::pair<int, int>>& points, int left = 0, int right = -1) {
if (right == -1) {
right = points.size() - 1;
}
// 基线情况:如果只有两个点,直接计算距离
if (right - left <= 1) {
double min_dist = INT_MAX;
for (int i = left; i <= right; ++i) {
for (int j = i + 1; j <= right; ++j) {
double dist = distance(points[i], points[j]);
if (dist < min_dist) {
min_dist = dist;
std::pair<int, int> near_points = {points[i].first, points[i].second};
std::tie(near_points.first, near_points.second) = std::min_element(std::begin(points) + i, std::end(points), [&](const std::pair<int, int>& a, const std::pair<int, int>& b) {
return distance(a, near_points) < distance(b, near_points);
});
}
}
}
return {{near_points.first, near_points.second}, {near_points.first, near_points.second}}; // 返回距离最小的两个相同点
} else {
// 中间位置
int mid = (left + right) / 2;
// 对左半边进行递归查找
auto result_left = closestPair(points, left, mid);
// 对右半边进行递归查找
auto result_right = closestPair(points, mid, right);
// 比较左右两边的结果,选择距离更近的一对
double left_min_dist = result_left.first.first != result_left.first.second ? distance(result_left.first, result_left.second) : INT_MAX;
double right_min_dist = result_right.first.first != result_right.first.second ? distance(result_right.first, result_right.second) : INT_MAX;
if (left_min_dist < right_min_dist) {
return result_left;
} else {
return result_right;
}
}
}
int main() {
int n;
std::cout << "Enter the number of points: ";
std::cin >> n;
std::vector<std::pair<int, int>> points(n);
std::cout << "Enter coordinates for each point:\n";
for (int i = 0; i < n; ++i) {
std::cin >> points[i].first >> points[i].second;
}
std::pair<std::pair<int, int>, std::pair<int, int>> result = closestPair(points);
std::cout << "The closest pair is (" << result.first.first << ", " << result.first.second << ") and (" << result.second.first << ", " << result.second.second << ").\n";
return 0;
}
```
运行此程序,输入点的数量和坐标,它将返回距离最近的两个点。请注意,这种方法的时间复杂度为O(n^2),因为对于每个点,我们需要检查其余所有点。这是因为它采用了两层嵌套循环。在实际应用中,为了提高效率,可以考虑使用其他数据结构(如优先队列)优化搜索过程。
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