计算几何入门:算法详解与实战技巧

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"该资源是一份详细的计算几何学习材料,由ACFightersXZZ于2008年12月30日分享。内容涵盖了计算几何的基础知识、特点、应用场景以及解题技巧,并特别强调了处理浮点数比较、算法优化和特定几何问题的解决方法。" 计算几何是计算机科学的一个分支,它专注于开发解决几何问题的算法。这个领域在图形学、机器人技术、集成电路设计和统计等多个现代工程和数学领域中具有广泛应用。计算几何的特点包括其知识点相对独立,与其他领域的交集较少,同时题目通常具有大代码量、多种特殊情况、精度控制困难以及对几何和三角函数的精通要求。在编程竞赛中,计算几何题目虽然难度适中,但并不容易。 面对计算几何中的各种问题,需要注意以下几点: 1. 不要用`==`直接判断浮点数相等,因为浮点数的精度问题可能导致错误。可以使用一个极小的误差阈值(如`EPS=1e-9`)进行近似比较,例如`fabs(x-y)<EPS`用于判断浮点数相等,`fabs(x)<EPS`判断浮点数是否接近零。 2. 在处理浮点数时,尽量避免除法,尤其是除以小数,可以通过适当放大转换为整数运算,然后再转换回浮点数。 3. 避免两个非常接近的数相减,这可能导致精度损失。在编写算法时,考虑使用加法和乘法代替减法。 4. 当涉及到数学函数时,如需要用到开方或三角函数,确保包含`<math.h>`头文件,以避免因缺少定义而导致的错误。 学习计算几何,可以从基础概念开始,如叉积和点积,它们是处理直线、线段和点之间关系的关键。叉积可以确定两个向量在二维空间中的旋转方向,用于判断直线和线段的相对位置。点积可用于计算向量的投影和判断向量的平行或垂直关系。 此外,文档中还提到了与矩形相关的包含问题,如判断点是否在矩形内,这是几何算法中的基本问题。点在多边形内的判断方法也是计算几何中的常见知识点。同时,线段在多边形内的判断和离散化技术,如将连续区间转换为离散点集,有助于简化问题。凸包算法,如Graham-Scan算法,是计算几何中的一个重要工具,用于找到一组点的最小外接凸多边形。 这份资料提供了计算几何的基本知识和实用技巧,适合初学者入门和提高。通过深入学习这些概念和方法,开发者能够更好地解决实际中的几何计算问题。
2016-09-07 上传
2012-08-06 上传
目录 ㈠ 点的基本运算 1. 平面上两点之间距离 1 2. 判断两点是否重合 1 3. 矢量叉乘 1 4. 矢量点乘 2 5. 判断点是否在线段上 2 6. 求一点饶某点旋转后的坐标 2 7. 求矢量夹角 2 ㈡ 线段及直线的基本运算 1. 点与线段的关系 3 2. 求点到线段所在直线垂线的垂足 4 3. 点到线段的最近点 4 4. 点到线段所在直线的距离 4 5. 点到折线集的最近距离 4 6. 判断圆是否在多边形内 5 7. 求矢量夹角余弦 5 8. 求线段之间的夹角 5 9. 判断线段是否相交 6 10.判断线段是否相交但不交在端点处 6 11.求线段所在直线的方程 6 12.求直线的斜率 7 13.求直线的倾斜角 7 14.求点关于某直线的对称点 7 15.判断两条直线是否相交及求直线交点 7 16.判断线段是否相交,如果相交返回交点 7 ㈢ 多边形常用算法模块 1. 判断多边形是否简单多边形 8 2. 检查多边形顶点的凸凹性 9 3. 判断多边形是否凸多边形 9 4. 求多边形面积 9 5. 判断多边形顶点的排列方向,方法一 10 6. 判断多边形顶点的排列方向,方法二 10 7. 射线法判断点是否在多边形内 10 8. 判断点是否在凸多边形内 11 9. 寻找点集的graham算法 12 10.寻找点集凸包的卷包裹法 13 11.判断线段是否在多边形内 14 12.求简单多边形的重心 15 13.求凸多边形的重心 17 14.求肯定在给定多边形内的一个点 17 15.求从多边形外一点出发到该多边形的切线 18 16.判断多边形的核是否存在 19 ㈣ 圆的基本运算 1 .点是否在圆内 20 2 .求不共线的三点所确定的圆 21 ㈤ 矩形的基本运算 1.已知矩形三点坐标,求第4点坐标 22 ㈥ 常用算法的描述 22 ㈦ 补充 1.两圆关系: 24 2.判断圆是否在矩形内: 24 3.点到平面的距离: 25 4.点是否在直线同侧: 25 5.镜面反射线: 25 6.矩形包含: 26 7.两圆交点: 27 8.两圆公共面积: 28 9. 圆和直线关系: 29 10. 内切圆: 30 11. 求切点: 31 12. 线段的左右旋: 31 13.公式: 32