We want to design a divide and conquer algorithm for computing the union of a collection of rectangles. The input rectangles are aligned with the axes and they are all stabbed by the y-axis. Each rectangle is represented by the coordinates of its top-left and bottom-right corners, and the union is representation by a sequence of interior-disjoint rectangles listed from top to bottom. We require that no two consecutive rectangles in the representation can be merged into a single rectangle.
时间: 2024-02-18 11:59:29 浏览: 168
divideAndConquer
好的,我知道你想让我设计一个用于计算矩形集合并的分治算法。输入的矩形都是与坐标轴对齐的,并且它们都与 y 轴相交。每个矩形由其左上角和右下角的坐标表示,集合并由从上到下列出的内部不相交的矩形序列表示。我们要求序列中的任意两个相邻矩形都不能合并成一个矩形。
解题思路:我们可以使用类似于归并排序的方法来实现这个算法。具体来说,我们可以将输入的矩形集合分成两个部分,然后分别计算它们的联合。最后,我们可以将这两个联合合并成一个联合。
我们可以通过以下步骤来实现这个算法:
1. 如果矩形集合为空,则返回一个空的序列。
2. 如果矩形集合只包含一个矩形,则返回该矩形。
3. 将矩形集合分成两个部分,分别计算它们的联合。
4. 合并这两个联合,生成一个新的联合。
5. 对于新联合中的相邻矩形,如果它们可以合并,则将它们合并成一个矩形。
6. 返回新联合。
代码实现如下:
```python
class Rectangle:
def __init__(self, x1, y1, x2, y2):
self.x1, self.y1, self.x2, self.y2 = x1, y1, x2, y2
def merge_rectangles(rectangles):
def merge(left, right):
if not left:
return right
if not right:
return left
i, j = 0, 0
res = []
while i < len(left) and j < len(right):
if left[i].y2 <= right[j].y1:
res.append(left[i])
i += 1
elif left[i].y1 >= right[j].y2:
res.append(right[j])
j += 1
else:
if left[i].x2 == right[j].x1:
res.append(Rectangle(left[i].x1, left[i].y1, right[j].x2, right[j].y2))
i += 1
j += 1
elif left[i].x1 == right[j].x2:
res.append(Rectangle(right[j].x1, right[j].y1, left[i].x2, left[i].y2))
i += 1
j += 1
elif left[i].x2 <= right[j].x1:
res.append(left[i])
i += 1
elif left[i].x1 >= right[j].x2:
res.append(right[j])
j += 1
else:
if left[i].x1 < right[j].x1:
res.append(Rectangle(left[i].x1, left[i].y1, right[j].x1, left[i].y2))
left[i] = Rectangle(right[j].x1, left[i].y1, left[i].x2, left[i].y2)
elif left[i].x1 > right[j].x1:
res.append(Rectangle(right[j].x1, right[j].y1, left[i].x1, right[j].y2))
right[j] = Rectangle(left[i].x1, right[j].y1, right[j].x2, right[j].y2)
elif left[i].x2 > right[j].x2:
res.append(Rectangle(left[i].x1, left[i].y1, right[j].x2, left[i].y2))
left[i] = Rectangle(right[j].x2, left[i].y1, left[i].x2, left[i].y2)
elif left[i].x2 < right[j].x2:
res.append(Rectangle(left[i].x1, left[i].y1, left[i].x2, left[i].y2))
right[j] = Rectangle(left[i].x2, right[j].y1, right[j].x2, right[j].y2)
res.extend(left[i:])
res.extend(right[j:])
return res
if len(rectangles) == 0:
return []
if len(rectangles) == 1:
return rectangles
mid = len(rectangles) // 2
left, right = rectangles[:mid], rectangles[mid:]
left = merge_rectangles(left)
right = merge_rectangles(right)
res = merge(left, right)
i = 0
while i < len(res) - 1:
if res[i].x1 == res[i+1].x1 and res[i].x2 == res[i+1].x2:
res[i] = Rectangle(res[i].x1, res[i].y1, res[i].x2, res[i+1].y2)
del res[i+1]
else:
i += 1
return res
```
这个算法的时间复杂度是 O(nlogn),其中 n 是矩形的数量。
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