基于c++ 最小包围球WeIzI算法

时间: 2023-08-11 14:20:52 浏览: 160
最小包围球(Minimum Enclosing Ball)是一种用于包含给定点集的最小球体的算法。WeIzI算法是一种基于递归的最小包围球算法,它的时间复杂度为 O(n)。 以下是基于C++的WeIzI算法实现: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <cmath> #include <random> using namespace std; const double eps = 1e-12; struct Point { double x, y, z; }; double dis(const Point &a, const Point &b) { return sqrt((a.x - b.x) * (a.x - b.x) + (a.y - b.y) * (a.y - b.y) + (a.z - b.z) * (a.z - b.z)); } Point get_circumcenter(const Point &a, const Point &b, const Point &c) { double x1 = a.x, y1 = a.y, z1 = a.z; double x2 = b.x, y2 = b.y, z2 = b.z; double x3 = c.x, y3 = c.y, z3 = c.z; double A = x2 - x1, B = y2 - y1, C = z2 - z1; double D = x3 - x1, E = y3 - y1, F = z3 - z1; double G = A * (x1 + x2) + B * (y1 + y2) + C * (z1 + z2); double H = D * (x1 + x3) + E * (y1 + y3) + F * (z1 + z3); double I = 2 * (A * (y3 - y2) - B * (x3 - x2)); double J = 2 * (D * (y2 - y1) - E * (x2 - x1)); double K = 2 * (B * F - C * E); double x = (H * K - G * J) / (I * K - J * J); double y = (G - I * x) / J; double z = -(A * x + B * y + G) / C; return {x, y, z}; } double get_radius(const Point &a, const Point &b, const Point &c) { Point o = get_circumcenter(a, b, c); return dis(o, a); } void WeiZi(const vector<Point> &p, int n, Point &c, double &r) { if (n == 0) { c = {0, 0, 0}; r = -1; return; } if (n == 1) { c = p[0]; r = 0; return; } if (n == 2) { c = {(p[0].x + p[1].x) / 2, (p[0].y + p[1].y) / 2, (p[0].z + p[1].z) / 2}; r = dis(c, p[0]); return; } random_device rd; mt19937 gen(rd()); shuffle(p.begin(), p.end(), gen); c = {(p[0].x + p[1].x + p[2].x) / 3, (p[0].y + p[1].y + p[2].y) / 3, (p[0].z + p[1].z + p[2].z) / 3}; r = dis(c, p[0]); for (int i = 1; i < n; i++) { if (dis(c, p[i]) - r > eps) { vector<Point> q; for (int j = 0; j < i; j++) { if (dis(c, p[j]) - r > eps) { q.push_back(p[j]); } } WeiZi(q, q.size(), c, r); r = dis(c, p[i]); } } } int main() { int n; cin >> n; vector<Point> p(n); for (int i = 0; i < n; i++) { cin >> p[i].x >> p[i].y >> p[i].z; } Point c; double r; WeiZi(p, n, c, r); cout << "Center: (" << c.x << ", " << c.y << ", " << c.z << ")" << endl; cout << "Radius: " << r << endl; return 0; } ``` 其中,`Point` 表示三维空间中的一个点,`dis` 函数计算两点之间的距离,`get_circumcenter` 函数计算三角形外心坐标,`get_radius` 函数计算三角形外接圆半径,`WeiZi` 函数是核心算法实现,它通过递归不断缩小包围球的半径和中心坐标。主函数中读入点集,调用 `WeiZi` 函数计算最小包围球的圆心和半径。
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