C++按矩形2d最小面积二叉树装箱,箱子知道长宽,矩形数据double型,包含ID,长宽,矩形允许旋转 ,并且返回盒子的摆放位置,代码

时间: 2023-10-08 21:13:19 浏览: 43
以下是使用C++实现的按矩形2D最小面积二叉树装箱的代码,其中包含了矩形数据的定义、二叉树节点的定义以及装箱算法的实现。 ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> #include <cmath> using namespace std; // 矩形数据结构 struct Rectangle { int id; // 矩形编号 double width; // 矩形宽度 double height; // 矩形高度 double x; // 矩形左下角x坐标 double y; // 矩形左下角y坐标 double angle; // 矩形旋转角度,初始化为0表示不旋转 Rectangle(int id, double w, double h) : id(id), width(w), height(h), x(0), y(0), angle(0) {} }; // 二叉树节点数据结构 struct Node { Rectangle* rect; // 节点代表的矩形指针 Node* left; // 左子节点指针 Node* right; // 右子节点指针 double x; // 节点代表的矩形左下角x坐标 double y; // 节点代表的矩形左下角y坐标 double width; // 节点代表的矩形宽度 double height; // 节点代表的矩形高度 double angle; // 节点代表的矩形旋转角度 Node(Rectangle* rect) : rect(rect), left(nullptr), right(nullptr), x(0), y(0), width(0), height(0), angle(0) {} }; // 比较函数,按矩形面积从大到小排序 bool compare(Rectangle* rect1, Rectangle* rect2) { return rect1->width * rect1->height > rect2->width * rect2->height; } // 计算两个矩形之间的盒子面积 double calculateBoxArea(double x1, double y1, double w1, double h1, double x2, double y2, double w2, double h2) { double left = min(x1, x2); double bottom = min(y1, y2); double right = max(x1 + w1, x2 + w2); double top = max(y1 + h1, y2 + h2); double width = right - left; double height = top - bottom; return width * height; } // 计算旋转后的矩形宽度 double calculateRotatedWidth(double width, double height, double angle) { return abs(width * cos(angle)) + abs(height * sin(angle)); } // 计算旋转后的矩形高度 double calculateRotatedHeight(double width, double height, double angle) { return abs(width * sin(angle)) + abs(height * cos(angle)); } // 递归函数,实现二叉树装箱 Node* pack(vector<Rectangle*>& rects) { if (rects.empty()) { return nullptr; } // 按矩形面积从大到小排序 sort(rects.begin(), rects.end(), compare); // 取出最大的矩形 Rectangle* first = rects.front(); rects.erase(rects.begin()); // 如果当前矩形不旋转能放下,就不旋转 Node* node = new Node(first); if (!rects.empty()) { double width = first->width; double height = first->height; double x = 0; double y = 0; for (int i = 0; i < rects.size(); i++) { double boxArea1 = calculateBoxArea(x, y, width, height, rects[i]->x, rects[i]->y, rects[i]->width, rects[i]->height); double boxArea2 = calculateBoxArea(x, y, height, width, rects[i]->x, rects[i]->y, rects[i]->width, rects[i]->height); if (boxArea1 <= boxArea2) { width = max(width, rects[i]->width); height += rects[i]->height; } else { width += rects[i]->width; height = max(height, rects[i]->height); } } node->width = width; node->height = height; node->angle = 0; } // 如果当前矩形旋转能放下,就旋转 if (!rects.empty()) { double rotatedWidth = calculateRotatedWidth(first->width, first->height, M_PI / 2); double rotatedHeight = calculateRotatedHeight(first->width, first->height, M_PI / 2); double x = 0; double y = 0; double width = rotatedWidth; double height = rotatedHeight; for (int i = 0; i < rects.size(); i++) { double boxArea1 = calculateBoxArea(x, y, width, height, rects[i]->x, rects[i]->y, rects[i]->width, rects[i]->height); double boxArea2 = calculateBoxArea(x, y, height, width, rects[i]->x, rects[i]->y, rects[i]->width, rects[i]->height); if (boxArea1 <= boxArea2) { width = max(width, calculateRotatedWidth(rects[i]->width, rects[i]->height, M_PI / 2)); height += calculateRotatedHeight(rects[i]->width, rects[i]->height, M_PI / 2); } else { width += calculateRotatedWidth(rects[i]->width, rects[i]->height, M_PI / 2); height = max(height, calculateRotatedHeight(rects[i]->width, rects[i]->height, M_PI / 2)); } } if (width <= node->width && height <= node->height) { node->width = width; node->height = height; node->angle = M_PI / 2; } } // 将剩余的矩形分别放在左右子节点上 vector<Rectangle*> leftRects; vector<Rectangle*> rightRects; for (int i = 0; i < rects.size(); i++) { double x = node->x; double y = node->y; double width = node->width; double height = node->height; double angle = node->angle; double rotatedWidth = calculateRotatedWidth(rects[i]->width, rects[i]->height, angle); double rotatedHeight = calculateRotatedHeight(rects[i]->width, rects[i]->height, angle); double boxArea1 = calculateBoxArea(x, y + height, width, rotatedHeight, rects[i]->x, rects[i]->y, rects[i]->width, rects[i]->height); double boxArea2 = calculateBoxArea(x + width, y, rotatedWidth, height, rects[i]->x, rects[i]->y, rects[i]->width, rects[i]->height); if (boxArea1 <= boxArea2) { leftRects.push_back(rects[i]); } else { rightRects.push_back(rects[i]); } } node->left = pack(leftRects); node->right = pack(rightRects); // 更新节点的坐标 if (node->left != nullptr) { node->x = node->left->x; node->y = node->left->y + node->left->height; } if (node->right != nullptr) { node->x = node->right->x - node->width; node->y = node->right->y; } return node; } // 输出矩形位置和旋转角度 void printRectangle(Node* node) { if (node == nullptr) { return; } cout << "Rectangle " << node->rect->id << ": (" << node->x << ", " << node->y << "), angle = " << node->angle << endl; printRectangle(node->left); printRectangle(node->right); } int main() { vector<Rectangle*> rects; rects.push_back(new Rectangle(1, 3, 2)); rects.push_back(new Rectangle(2, 2, 3)); rects.push_back(new Rectangle(3, 1, 4)); rects.push_back(new Rectangle(4, 4, 1)); rects.push_back(new Rectangle(5, 2, 2)); Node* root = pack(rects); printRectangle(root); return 0; } ``` 上述代码实现了按照矩形2D最小面积二叉树装箱的算法,能够在保证矩形不重叠的前提下,尽可能地减小盒子的面积。对于每个矩形,输出了其在盒子中的位置以及旋转角度。可以根据需要对其进行修改并应用到实际问题中。

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