有一个区域,区域中有很多矩形,矩形左上角和右下角的坐标分别是(x1,y1),(x2,y2),每个矩形有自己的id,如果通过四叉树的方式用c++实现快速判断,任意一个点的坐标(x,y)在区域中的那个矩形中,返回矩形的id

时间: 2023-08-05 17:03:29 浏览: 187
C

二叉树的功能实现,用c++实现的。

这个问题可以通过使用四叉树来实现。 四叉树是一种可以快速查找和添加元素的数据结构,它将二维空间划分为四个象限,并且每个象限都是一个四叉树节点。每个节点可以包含许多数据点,如果一个节点中包含的数据点过多,它就会被分裂成四个子节点。四叉树的根节点代表整个区域,每个叶子节点代表一个矩形。 我们可以通过递归地遍历四叉树来找到包含给定点的叶子节点,并返回该叶子节点所代表的矩形的id。下面是一个简单的C++实现: ```c++ struct Point { double x, y; }; struct Rectangle { int id; Point topLeft, bottomRight; }; class QuadTree { public: QuadTree(Rectangle boundary, int capacity); bool insert(Rectangle rect); int search(Point p); private: Rectangle boundary; int capacity; std::vector<Rectangle> points; QuadTree *northwest; QuadTree *northeast; QuadTree *southwest; QuadTree *southeast; bool contains(Rectangle rect, Point p); void subdivide(); }; QuadTree::QuadTree(Rectangle boundary, int capacity) : boundary(boundary), capacity(capacity), points(), northwest(nullptr), northeast(nullptr), southwest(nullptr), southeast(nullptr) {} bool QuadTree::insert(Rectangle rect) { if (!contains(boundary, rect.topLeft) || !contains(boundary, rect.bottomRight)) { return false; } if (points.size() < capacity) { points.push_back(rect); return true; } if (northwest == nullptr) { subdivide(); } if (northwest->insert(rect)) return true; if (northeast->insert(rect)) return true; if (southwest->insert(rect)) return true; if (southeast->insert(rect)) return true; return false; } int QuadTree::search(Point p) { if (!contains(boundary, p)) { return -1; } for (Rectangle rect : points) { if (contains(rect, p)) { return rect.id; } } if (northwest == nullptr) { return -1; } int id = northwest->search(p); if (id != -1) return id; id = northeast->search(p); if (id != -1) return id; id = southwest->search(p); if (id != -1) return id; id = southeast->search(p); if (id != -1) return id; return -1; } bool QuadTree::contains(Rectangle rect, Point p) { return (p.x >= rect.topLeft.x && p.x <= rect.bottomRight.x && p.y >= rect.topLeft.y && p.y <= rect.bottomRight.y); } void QuadTree::subdivide() { double x = boundary.topLeft.x + (boundary.bottomRight.x - boundary.topLeft.x) / 2; double y = boundary.topLeft.y + (boundary.bottomRight.y - boundary.topLeft.y) / 2; Rectangle nw = Rectangle{0, {boundary.topLeft.x, boundary.topLeft.y}, {x, y}}; northwest = new QuadTree(nw, capacity); Rectangle ne = Rectangle{0, {x, boundary.topLeft.y}, {boundary.bottomRight.x, y}}; northeast = new QuadTree(ne, capacity); Rectangle sw = Rectangle{0, {boundary.topLeft.x, y}, {x, boundary.bottomRight.y}}; southwest = new QuadTree(sw, capacity); Rectangle se = Rectangle{0, {x, y}, {boundary.bottomRight.x, boundary.bottomRight.y}}; southeast = new QuadTree(se, capacity); } ``` 使用上述代码,你可以这样调用: ```c++ int main() { // Create a quadtree with the boundary of (0, 0) to (100, 100) QuadTree quadtree(Rectangle{0, Point{0, 0}, Point{100, 100}}, 4); // Insert some rectangles into the quadtree quadtree.insert(Rectangle{1, Point{10, 10}, Point{30, 30}}); quadtree.insert(Rectangle{2, Point{40, 20}, Point{60, 40}}); quadtree.insert(Rectangle{3, Point{70, 50}, Point{90, 70}}); // Search for the rectangle containing point (25, 25) int rectId = quadtree.search(Point{25, 25}); if (rectId != -1) { std::cout << "Point (25, 25) is in rectangle " << rectId << std::endl; } else { std::cout << "Point (25, 25) is not in any rectangle" << std::endl; } return 0; } ``` 这将输出: ``` Point (25, 25) is in rectangle 1 ```
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