一尘不染

计算相交矩形的周长和面积?

algorithm

我进行了很多搜索,但没有找到适合这种情况的好答案。我们有一些水平或垂直的矩形。它们可以随机放置在页面上。它们可以重叠或具有共同的边缘,或彼此分开。我想用O(nlogn)找到一种算法,可以找到这些矩形的周长和面积。这些图片可能使问题更清楚。

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我认为间隔树可能会有所帮助,但我不确定如何。


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2020-07-28

共1个答案

一尘不染

可以通过 扫线 算法完成。

我们将从左到右扫描一条假想线。我们将注意到直线和矩形集之间的交点表示一组间隔的方式,并且当我们遇到矩形的左边缘或右边缘时,它会发生变化。

假设交点在x坐标 x1x2 之间不变。然后,如果经过的交点的长度 X1大号 ,线会扫过的区域等于( X2
- X1 大号 ,通过从清扫 X1X2* 。

例如,您可以在下一张图片中将 x1 视为左蓝色线,将 x1 视为右蓝色线(我从您那里偷走了,并进行了一些修改:)):
在此处输入图片说明

应该清楚的是,我们的 扫掠线 的交点在这些点之间没有变化。但是,蓝色相交与红色相交完全不同。

我们需要具有以下操作的数据结构:

insert_interval(y1, y2); 
get_total_length();

使用 段树 可以轻松实现这些功能,因此我现在不再赘述。

现在,该算法将如下所示:

  1. 取所有垂直线段,并按其x坐标对其进行排序。
  2. 对于每个相关的x坐标(仅显示为矩形边缘的x坐标很重要):
    • 令x1为先前的相关x坐标。
    • 令x2为当前相关的x坐标。
    • 令L为数据结构给出的长度。
    • 将(x2-x1)* L加到总面积之和。
    • 从数据结构中删除x = x2段的所有 边缘。
    • 将所有x = x2段的 边缘添加到数据结构中。

我的意思是一个矩形的边。

该想法仅用于计算面积,但是,您可以对其进行修改以计算周长。基本上,您将想知道相交在某个x坐标处变化之前和之后的长度之间的差异。

该算法的复杂度为O(N log N)(尽管它取决于您可能会获得的输入值的范围,但这很容易解决)。

您可以在TopCoder上找到有关
扫线
算法的广泛主题的更多信息。

您可以在PEG评判Wiki上了解使用 段树的
各种方法。

这是我的算法(非常古老)的实现,作为SPOJ问题NKMARS的解决方案:实现

2020-07-28