C语言分治法解决凸包问题

时间: 2023-12-05 11:04:01 浏览: 37
凸包问题是计算几何学中的经典问题,可以使用分治法进行解决。下面是使用C语言实现的分治法解决凸包问题的示例代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> // 定义二维坐标点结构体 typedef struct { int x; int y; } Point; // 计算两点之间的距离 double dist(Point a, Point b) { return sqrt(pow(a.x - b.x, 2) + pow(a.y - b.y, 2)); } // 计算三个点构成的三角形面积 double triangleArea(Point a, Point b, Point c) { return abs(a.x * b.y + b.x * c.y + c.x * a.y - a.y * b.x - b.y * c.x - c.y * a.x) / 2.0; } // 求解凸包 void convexHull(Point points[], int n, Point hull[], int *hullSize) { // 基本情况 if (n <= 1) { *hullSize = n; hull[0] = points[0]; return; } // 分治 int mid = n / 2; Point leftHull[mid + 1]; Point rightHull[n - mid + 1]; int leftHullSize, rightHullSize; convexHull(points, mid, leftHull, &leftHullSize); convexHull(points + mid, n - mid, rightHull, &rightHullSize); // 合并 int leftIndex = 0, rightIndex = 0; int bottomLeftIndex = 0, bottomRightIndex = 0, topLeftIndex = 0, topRightIndex = 0; for (int i = 0; i < leftHullSize + rightHullSize; i++) { if (leftIndex == leftHullSize) { hull[i] = rightHull[rightIndex++]; } else if (rightIndex == rightHullSize) { hull[i] = leftHull[leftIndex++]; } else if (leftHull[leftIndex].x < rightHull[rightIndex].x) { hull[i] = leftHull[leftIndex++]; } else { hull[i] = rightHull[rightIndex++]; } // 更新最下面的点的索引 if (hull[i].y < hull[bottomLeftIndex].y) { bottomLeftIndex = i; } if (hull[i].y < hull[bottomRightIndex].y) { bottomRightIndex = i; } } // 求解上凸壳 for (int i = bottomLeftIndex; i >= 0; i--) { while (topLeftIndex >= 2 && triangleArea(hull[topLeftIndex - 2], hull[topLeftIndex - 1], hull[i]) <= 0) { topLeftIndex--; } hull[topLeftIndex++] = hull[i]; } for (int i = bottomRightIndex; i < leftHullSize + rightHullSize; i++) { while (topRightIndex >= 2 && triangleArea(hull[topRightIndex - 2], hull[topRightIndex - 1], hull[i]) <= 0) { topRightIndex--; } hull[topRightIndex++] = hull[i]; } // 更新凸壳大小 *hullSize = topLeftIndex + topRightIndex - 2; } int main() { // 定义点集 Point points[] = {{0, 0}, {1, 1}, {2, 2}, {3, -1}, {4, 4}, {5, 3}, {6, 2}, {7, 1}, {8, 0}, {9, -1}}; int n = sizeof(points) / sizeof(Point); // 求解凸包 Point hull[n]; int hullSize; convexHull(points, n, hull, &hullSize); // 输出凸包 printf("Convex Hull:\n"); for (int i = 0; i < hullSize; i++) { printf("(%d, %d) ", hull[i].x, hull[i].y); } printf("\n"); return 0; } ``` 该示例代码使用分治法求解凸包,首先将点集分成左右两部分,然后递归地求解左右两部分的凸包。接着合并左右两部分的凸包,找到最下面的点,并分别求解上凸壳。最后输出凸包即可。 需要注意的是,在合并左右两部分的凸包时,使用了类似归并排序的方法,将左右两部分按照x坐标大小进行排序。同时,需要使用三角形面积的方法判断上凸壳。

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