java设 p1 = ( x1 , y1 ) , p2 = ( x2 , y2 ) , ⋯, pn = ( xn , yn )是平面上 n 个点构成的集合 S ,设计算 法找出集合 S 中距离最近的点对。
时间: 2024-01-13 16:05:58 浏览: 122
这个问题可以用分治法解决,其时间复杂度为 O(nlogn)。
具体实现步骤如下:
1. 将点按照 x 坐标排序,若 x 坐标相同,则按照 y 坐标排序。
2. 将点集 S 分成左右两部分,分别递归求解左右两部分的最小距离。
3. 对于左右两部分中的任意一对点,其距离最小值必然小于等于 minDist,因此只需要考虑距离分界线左右两侧距离小于 minDist 的点对。
4. 将距离分界线左右两侧的点按照 y 坐标排序,然后以每个点为中心向上下各扫描 7 个点,共 15 个点。注意到只需要考虑距离分界线距离小于 minDist 的点,因此可以用一个指针遍历每个点扫描的范围。
5. 在扫描过程中,使用一个桶存储距离小于 minDist 的点,每次扫描到一个点时,只需要检查其前后各 7 个点是否距离小于 minDist,若满足条件,则加入桶中。
6. 扫描完成后,在桶中找出距离最小的点对,更新 minDist 和对应的点对坐标。
7. 最后返回左右两部分中距离最小的点对。
具体实现可以参考以下 Java 代码:
```
import java.util.*;
public class ClosestPair {
static class Point implements Comparable<Point> {
double x, y;
public Point(double x, double y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public int compareTo(Point o) {
if (x < o.x) return -1;
if (x > o.x) return 1;
if (y < o.y) return -1;
if (y > o.y) return 1;
return 0;
}
}
static double dist(Point a, Point b) {
double dx = a.x - b.x;
double dy = a.y - b.y;
return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
static double bruteForce(Point[] points, int l, int r) {
double minDist = Double.POSITIVE_INFINITY;
for (int i = l; i <= r; i++) {
for (int j = i + 1; j <= r; j++) {
minDist = Math.min(minDist, dist(points[i], points[j]));
}
}
return minDist;
}
static double closestPair(Point[] points, int l, int r) {
if (r - l + 1 <= 3) {
return bruteForce(points, l, r);
}
int mid = (l + r) / 2;
double minDistLeft = closestPair(points, l, mid);
double minDistRight = closestPair(points, mid + 1, r);
double minDist = Math.min(minDistLeft, minDistRight);
List<Point> strip = new ArrayList<>();
for (int i = l; i <= r; i++) {
if (Math.abs(points[i].x - points[mid].x) < minDist) {
strip.add(points[i]);
}
}
Collections.sort(strip, (a, b) -> Double.compare(a.y, b.y));
int n = strip.size();
for (int i = 0; i < n; i++) {
for (int j = i + 1; j < n && strip.get(j).y - strip.get(i).y < minDist; j++) {
double d = dist(strip.get(i), strip.get(j));
if (d < minDist) {
minDist = d;
}
}
}
return minDist;
}
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int n = scanner.nextInt();
Point[] points = new Point[n];
for (int i = 0; i < n; i++) {
double x = scanner.nextDouble();
double y = scanner.nextDouble();
points[i] = new Point(x, y);
}
Arrays.sort(points);
double minDist = closestPair(points, 0, n - 1);
System.out.printf("%.6f\n", minDist);
}
}
```
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