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每天一题之 hiho191 凸多边形

2024-12-01 来源:个人技术集锦

时间限制:10000ms
单点时限:1000ms
内存限制:256MB
描述
给定一个凸多边形的N个顶点。你需要在凸多边形内找到M个点,使得这M个点也围成一个凸多边形,并且围成的面积尽可能大。

输入
第一行包含两个整数N和M,意义如前文所述。

接下来N行,每行两个整数Ai和Bi,表示按照逆时针顺序排列的凸多边形顶点坐标。

对于30%的数据,满足N<=5

对于100%的数据,满足N<=100

对于100%的数据,满足3<=M

思路:

《凸多边形》题目分析
本题可以用动态规划解决。

如上图所示,我们把凸多边形的N个顶点按顺序编号0~N-1。

f[i][j][k]表示起点是i,最后一个点是j的k边形,面积最大是多少。

转移方程:

f[i][j][k] = max{f[i][j][k],f[i][l][k-1] + S(i, l, j) | i < l < j}

其中S(i, l, j)是三角形ilj的面积。l是我们枚举的第k-1个点。

复杂度O(N^4)。

另外这道题还有一种”随机乱搞”的做法。

1) 首先随机选择M个点,计算当前M边形的面积。

2) 然后枚举一对点A和B,其中A是选中的点,B不是选中的点。

3) 如果改成选B不选A,能使多边形面积变大,就改选并重新计算面积。

4) 重复枚举一对点的过程,直到无法通过改选使面积增大。

5) 重复若干次随机选择初始M个点的过程。取其中最大能达到的面积。

有个数学技巧就是海伦公式:
S=p(pa)(pb)(pc) S = p ∗ ( p − a ) ∗ ( p − b ) ∗ ( p − c ) 其中 p p <script type="math/tex" id="MathJax-Element-50">p</script> 是周长的一半

#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstring>
#include <vector>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <iomanip>

using namespace std;

double f[105][105][105];

int N,M;

typedef struct node
{
    int x,y;
}node;


node A[105];

double dist(node a, node b) 
{
    double res = (a.x - b.x)*(a.x - b.x) + (a.y - b.y)*(a.y - b.y);
    return sqrt(res);
}

double S(double a,double b, double c) 
{  
    double p = 0.5*(a + b + c);
    double res = p*(p-a)*(p-b)*(p-c);
    return sqrt(res);
}

int main()
{

    cin >> N >> M;
    int x,y;
    for (int i = 0; i < N; ++i) 
        cin >> A[i].x >> A[i].y;

    double res = 0;

    memset(f,0,sizeof(f));

    for (int i = 0; i < N; ++i) {

        for (int j = i+2; j < N; ++j) {

            for (int k = 3; k <= M; ++k ){

                for (int l = i+1; l < j; ++l) {

                    double a = dist(A[i],A[j]);
                    double b = dist(A[i],A[l]);
                    double c = dist(A[j],A[l]);
                    f[i][j][k] = max(f[i][j][k],f[i][l][k-1] + S(a,b,c));
                    if (k == M) res = max(res,f[i][j][M]);

            }
        }
    } 
}

    cout<<fixed<<setprecision(2)<<res<<endl;

    return 0;
}
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