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 18:46:36 浏览: 21
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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