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 20:51:54 浏览: 17
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; } ```

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