使用java和分治法写出代码,解决以下问题,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: 2024-03-09 10:46:36 浏览: 80
这是一个经典的问题,也称为最近点对问题。我们可以使用分治法来解决它。
具体来说,我们可以按照以下步骤实现:
1. 将点按照 x 坐标排序,将其分成左右两部分。
2. 对左右两部分递归地求解最近点对。分别得到左部分的最近点对距离为 d1,右部分的最近点对距离为 d2。
3. 取 d=min(d1,d2)。
4. 找到横跨左右两部分的距离小于 d 的点对中距离最小的一对。
接下来是使用 Java 代码实现:
```java
import java.util.*;
class Point {
double x, y;
Point(double x, double y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
}
public class ClosestPair {
static double dist(Point p1, Point p2) {
double dx = p1.x - p2.x;
double dy = p1.y - p2.y;
return Math.sqrt(dx * dx + dy * dy);
}
static double bruteForce(Point[] points, int left, int right) {
double minDist = Double.POSITIVE_INFINITY;
for (int i = left; i <= right; i++) {
for (int j = i + 1; j <= right; j++) {
double dist = dist(points[i], points[j]);
if (dist < minDist) {
minDist = dist;
}
}
}
return minDist;
}
static double minDistance(Point[] points, int left, int right) {
if (right - left <= 3) {
return bruteForce(points, left, right);
}
int mid = (left + right) / 2;
double d1 = minDistance(points, left, mid);
double d2 = minDistance(points, mid + 1, right);
double d = Math.min(d1, d2);
List<Point> strip = new ArrayList<>();
for (int i = left; i <= right; i++) {
if (Math.abs(points[i].x - points[mid].x) < d) {
strip.add(points[i]);
}
}
Collections.sort(strip, new Comparator<Point>() {
@Override
public int compare(Point p1, Point p2) {
return Double.compare(p1.y, p2.y);
}
});
double stripMin = Double.POSITIVE_INFINITY;
for (int i = 0; i < strip.size(); i++) {
for (int j = i + 1; j < strip.size(); j++) {
if (strip.get(j).y - strip.get(i).y >= d) {
break;
}
double dist = dist(strip.get(i), strip.get(j));
if (dist < stripMin) {
stripMin = dist;
}
}
}
return Math.min(d, stripMin);
}
public static void main(String[] args) {
Point[] points = new Point[] {
new Point(2, 3),
new Point(12, 30),
new Point(40, 50),
new Point(5, 1),
new Point(12, 10),
new Point(3, 4)
};
Arrays.sort(points, new Comparator<Point>() {
@Override
public int compare(Point p1, Point p2) {
return Double.compare(p1.x, p2.x);
}
});
System.out.println(minDistance(points, 0, points.length - 1));
}
}
```
在这个实现中,我们首先定义了一个 Point 类,表示平面上的一个点。然后我们定义了一个 dist 方法,用来计算两个点之间的距离。
接着我们实现了两个辅助方法:bruteForce 和 minDistance。其中 bruteForce 方法用来暴力枚举给定范围内的所有点对距离,找到其中的最小值。minDistance 方法是整个算法的核心实现,使用分治法递归地求解最近点对问题。
在 main 方法中,我们定义了一个简单的点集,然后按照 x 坐标排序,并调用 minDistance 方法求解最近点对距离。
注意:这个代码是为了演示分治法如何求解最近点对问题而写的,实际使用时可能需要进行一些优化,比如去掉排序步骤,使用桶排等。
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