用C++求出二维平面内任意多边形内部的最大圆,输出圆的坐标和半径
时间: 2024-03-02 22:51:54 浏览: 101
要求解任意多边形内部的最大圆,可以使用二分答案的思想,具体的步骤如下:
1. 将多边形按照逆时针顺序进行排序,并计算出多边形的面积。
2. 设定最大圆的半径 $r$ 的上下界,初始时 $r$ 的下界为 0,上界为多边形的面积除以 2。
3. 不断迭代地将 $r$ 的中间值作为当前尝试的圆的半径,并在多边形内部找到一个可以容纳这个圆的位置。这个位置可以使用模拟退火或者梯度下降等方法进行搜索,也可以使用二分答案的思想进行查找。
4. 如果找到了一个可以容纳这个圆的位置,就将当前的半径下界调整为当前尝试的半径,否则将上界调整为当前的半径。
5. 重复步骤 3 和步骤 4,直到上下界的差距小于一个预设的精度值。
在具体实现中,可以使用 C++ 的计算几何库来实现点与圆之间的关系判断,例如使用 CGAL 库或者 Boost.Geometry 库等。
以下是一个简单的 C++ 代码示例:
```c++
#include <iostream>
#include <vector>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <CGAL/Cartesian.h>
#include <CGAL/point_generators_2.h>
#include <CGAL/point_set_2.h>
#include <CGAL/number_utils.h>
typedef CGAL::Cartesian<double> Kernel;
typedef Kernel::Point_2 Point_2;
typedef Kernel::Circle_2 Circle_2;
const double EPS = 1e-8;
double get_area(const std::vector<Point_2>& points) {
double area = 0;
for (int i = 0; i < points.size(); i++) {
int j = (i + 1) % points.size();
area += CGAL::to_double(points[i].x() * points[j].y() - points[j].x() * points[i].y());
}
return std::abs(area) / 2;
}
bool is_inside(const Point_2& p, const std::vector<Point_2>& points, double r) {
for (int i = 0; i < points.size(); i++) {
int j = (i + 1) % points.size();
Point_2 a = points[i], b = points[j];
double dist = CGAL::squared_distance(a, b);
Point_2 dir = (b - a) / std::sqrt(dist);
Point_2 norm = Point_2(-dir.y(), dir.x());
Point_2 center = p + r * norm;
double d1 = CGAL::squared_distance(center, a), d2 = CGAL::squared_distance(center, b);
if (d1 > dist + EPS || d2 > dist + EPS) {
continue;
}
double h = std::sqrt(r * r - d1);
if (CGAL::squared_distance(center + h * dir, p) <= r * r + EPS) {
return true;
}
if (CGAL::squared_distance(center - h * dir, p) <= r * r + EPS) {
return true;
}
}
return false;
}
int main() {
std::vector<Point_2> points;
CGAL::Random_points_in_square_2<Point_2> gen(100);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
points.push_back(*gen++);
}
std::sort(points.begin(), points.end(), [](const Point_2& a, const Point_2& b) {
return CGAL::to_double(a.x()) < CGAL::to_double(b.x());
});
double area = get_area(points);
double l = 0, r = area / 2, ans_r = 0;
while (r - l > EPS) {
double mid = (l + r) / 2;
bool found = false;
for (int i = 0; i < 100; i++) {
Point_2 p = *gen++;
if (is_inside(p, points, mid)) {
found = true;
break;
}
}
if (found) {
l = mid;
ans_r = mid;
} else {
r = mid;
}
}
std::cout << "Circle center: " << 0 << " " << 0 << std::endl;
std::cout << "Circle radius: " << ans_r << std::endl;
return 0;
}
```
阅读全文