计算几何(俊杰模板)


#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

using _T=double; //long long

constexpr _T eps=1e-8;
constexpr long double PI=3.1415926535897932384l;

template<typename T> struct point
{
    T x,y;

    bool operator==(const point &a) const {return (abs(x-a.x)<=eps && abs(y-a.y)<=eps);}
    bool operator<(const point &a) const {if (abs(x-a.x)<=eps) return y<a.y-eps; return x<a.x-eps;}
    bool operator>(const point &a) const {return !(*this<a || *this==a);}
    point operator+(const point &a) const {return {x+a.x,y+a.y};}
    point operator-(const point &a) const {return {x-a.x,y-a.y};}
    point operator-() const {return {-x,-y};}
    point operator*(const T k) const {return {k*x,k*y};}
    point operator/(const T k) const {return {x/k,y/k};}
    T operator*(const point &a) const {return x*a.x+y*a.y;}
    T operator^(const point &a) const {return x*a.y-y*a.x;}
    int toleft(const point &a) const {const auto t=(*this)^a; return (t>eps)-(t<-eps);}
    T len2() const {return (*this)*(*this);}
    T dis2(const point &a) const {return (a-(*this)).len2();}
    double len() const {return sqrt(len2());}
    double dis(const point &a) const {return sqrt(dis2(a));}
    double ang(const point &a) const {return acos(max(-1.0,min(1.0,((*this)*a)/(len()*a.len()))));}
    point rot(const double rad) const {return {x*cos(rad)-y*sin(rad),x*sin(rad)+y*cos(rad)};}
    point rot(const double cosr,const double sinr) const {return {x*cosr-y*sinr,x*sinr+y*cosr};}
};

using Point=point<_T>;

struct argcmp
{
    bool operator()(const Point &a,const Point &b) const
    {
        const auto quad=[](const Point &a)
        {
            if (a.y<-eps) return 1;
            if (a.y>eps) return 4;
            if (a.x<-eps) return 5;
            if (a.x>eps) return 3;
            return 2;
        };
        const int qa=quad(a),qb=quad(b);
        if (qa!=qb) return qa<qb;
        const auto t=a^b;
        //if (abs(t)<=eps) return a*a<b*b-eps;
        return t>eps;
    }
};

template<typename T> struct line
{
    point<T> p,v;

    bool operator==(const line &a) const {return v.toleft(a.v)==0 && v.toleft(p-a.p)==0;}
    int toleft(const point<T> &a) const {return v.toleft(a-p);}
    point<T> inter(const line &a) const {return p+v*((a.v^(p-a.p))/(v^a.v));}
    double dis(const point<T> &a) const {return abs(v^(a-p))/v.len();}
    point<T> proj(const point<T> &a) const {return p+v*((v*(a-p))/(v*v));}
    bool operator<(const line &a) const
    {
        if (abs(v^a.v)<=eps && v*a.v>=-eps) return toleft(a.p)==-1;
        return argcmp()(v,a.v);
    }
};

using Line=line<_T>;

template<typename T> struct segment
{
    point<T> a,b;

    int is_on(const point<T> &p) const
    {
        if (p==a || p==b) return -1;
        return (p-a).toleft(p-b)==0 && (p-a)*(p-b)<-eps;
    }

    int is_inter(const line<T> &l) const
    {
        if (l.toleft(a)==0 || l.toleft(b)==0) return -1;
        return l.toleft(a)!=l.toleft(b);
    }
    
    int is_inter(const segment<T> &s) const
    {
        if (is_on(s.a) || is_on(s.b) || s.is_on(a) || s.is_on(b)) return -1;
        const line<T> l{a,b-a},ls{s.a,s.b-s.a};
        return l.toleft(s.a)*l.toleft(s.b)==-1 && ls.toleft(a)*ls.toleft(b)==-1;
    }

    double dis(const point<T> &p) const
    {
        if ((p-a)*(b-a)<-eps || (p-b)*(a-b)<-eps) return min(p.dis(a),p.dis(b));
        const line<T> l{a,b-a};
        return l.dis(p);
    }

    double dis(const segment<T> &s) const
    {
        if (is_inter(s)) return 0;
        return min({dis(s.a),dis(s.b),s.dis(a),s.dis(b)});
    }
};

using Segment=segment<_T>;

template<typename T> struct polygon
{
    vector<point<T>> p;

    size_t nxt(const size_t i) const {return i==p.size()-1?0:i+1;}
    size_t pre(const size_t i) const {return i==0?p.size()-1:i-1;}

    pair<bool,int> winding(const point<T> &a) const
    {
        int cnt=0;
        for (size_t i=0;i<p.size();i++)
        {
            point<T> u=p[i],***xt(i)];
            if (abs((a-u)^(a-v))<=eps && (a-u)*(a-v)<=eps) return {true,0};
            if (abs(u.y-v.y)<=eps) continue;
            const Line uv={u,v-u};
            if (u.y<v.y-eps && uv.toleft(a)<=0) continue;
            if (u.y>v.y+eps && uv.toleft(a)>=0) continue;
            if (u.y<a.y-eps && v.y>=a.y-eps) cnt++;
            if (u.y>=a.y-eps && v.y<a.y-eps) cnt--;
        }
        return {false,cnt};
    }

    double circ() const
    {
        double sum=0;
        for (size_t i=0;i<p.size();i++) sum+=p[i].dis(p[nxt(i)]);
        return sum;
    }

    T area() const
    {
        T sum=0;
        for (size_t i=0;i<p.size();i++) sum+=p[i]^p[nxt(i)];
        return sum;
    }
};

using Polygon=polygon<_T>;

template<typename T> struct convex: polygon<T>
{
    convex operator+(const convex &c) const
    {
        const auto &p=this->p;
        vector<Segment> e1(p.size()),e2(c.p.size()),edge(p.size()+c.p.size());
        vector<point<T>> res; res.reserve(p.size()+c.p.size());
        const auto cmp=[](const Segment &u,const Segment &v) {return argcmp()(u.b-u.a,v.b-v.a);};
        for (size_t i=0;i<p.size();i++) e1[i]={p[i],p[this->nxt(i)]};
        for (size_t i=0;i<c.p.size();i++) e2[i]={c.p[i],c.p[c.nxt(i)]};
        rotate(e1.begin(),min_element(e1.begin(),e1.end(),cmp),e1.end());
        rotate(e2.begin(),min_element(e2.begin(),e2.end(),cmp),e2.end());
        merge(e1.begin(),e1.end(),e2.begin(),e2.end(),edge.begin(),cmp);
        const auto check=[](const vector<point<T>> &res,const point<T> &u)
        {
            const auto back1=res.back(),back2=*prev(res.end(),2);
            return (back1-back2).toleft(u-back1)==0 && (back1-back2)*(u-back1)>=-eps;
        };
        auto u=e1[0].a+e2[0].a;
        for (const auto &v:edge)
        {
            while (res.size()>1 && check(res,u)) res.pop_back();
            res.push_back(u);
            u=u+v.b-v.a;
        }
        if (res.size()>1 && check(res,res[0])) res.pop_back();
        return {res};
    }

    template<typename F> void rotcaliper(const F &func) const
    {
        const auto &p=this->p;
        const auto area=[](const point<T> &u,const point<T> &v,const point<T> &w){return abs((w-u)^(w-v));};
        for (size_t i=0,j=1;i<p.size();i++)
        {
            const auto nxti=this->nxt(i);
            func(p[i],p[nxti],p[j]);
            while (area(p[this->nxt(j)],p[i],p[nxti])>=area(p[j],p[i],p[nxti]))
            {
                j=this->nxt(j);
                func(p[i],p[nxti],p[j]);
            }
        }
    }

    T diameter2() const
    {
        const auto &p=this->p;
        if (p.size()==1) return 0;
        if (p.size()==2) return p[0].dis2(p[1]);
        T ans=0;
        auto func=[&](const point<T> &u,const point<T> &v,const point<T> &w){ans=max({ans,w.dis2(u),w.dis2(v)});};
        rotcaliper(func);
        return ans;
    }

    vector<T> sum;

    void get_sum()
    {
        const auto &p=this->p;
        vector<T> a(p.size());
        for (size_t i=0;i<p.size();i++) a[i]=p[this->pre(i)]^p[i];
        sum.resize(p.size());
        partial_sum(a.begin(),a.end(),sum.begin());
    }

    T query_sum(const size_t l,const size_t r) const
    {
        const auto &p=this->p;
        if (l<=r) return sum[r]-sum[l]+(p[r]^p[l]);
        return sum[p.size()-1]-sum[l]+sum[r]+(p[r]^p[l]);
    }
    T query_sum() const {return sum.back();}
    
    int is_in(const point<T> &a) const
    {
        const auto &p=this->p;
        if (p.size()==1) return a==p[0]?-1:0;
        if (p.size()==2) return segment<T>{p[0],p[1]}.is_on(a)?-1:0; 
        if (a==p[0]) return -1;
        if ((p[1]-p[0]).toleft(a-p[0])==-1 || (p.back()-p[0]).toleft(a-p[0])==1) return 0;
        const auto cmp=[&](const Point &u,const Point &v){return (u-p[0]).toleft(v-p[0])==1;};
        const size_t i=lower_bound(p.begin()+1,p.end(),a,cmp)-p.begin();
        if (i==1) return segment<T>{p[0],p[i]}.is_on(a)?-1:0;
        if (i==p.size()-1 && segment<T>{p[0],p[i]}.is_on(a)) return -1;
        if (segment<T>{p[i-1],p[i]}.is_on(a)) return -1;
        return (p[i]-p[i-1]).toleft(a-p[i-1])>0;
    }

    template<typename F> size_t extreme(const F &dir) const
    {
        const auto &p=this->p;
        const auto check=[&](const size_t i){return dir(p[i]).toleft(p[this->nxt(i)]-p[i])>=0;};
        const auto dir0=dir(p[0]); const auto check0=check(0);
        if (!check0 && check(p.size()-1)) return 0;
        const auto cmp=[&](const Point &v)
        {
            const size_t vi=&v-p.data();
            const auto checkv=check(vi);
            const auto t=dir0.toleft(v-p[0]);
            return checkv^(checkv==check0 && ((!check0 && t<=0) || (check0 && t<0)));
        };
        return partition_point(p.begin(),p.end(),cmp)-p.begin();
    }

    pair<size_t,size_t> tangent(const point<T> &a) const //!is_in(a)
    {
        const size_t i=extreme([&](const point<T> &u){return u-a;});
        const size_t j=extreme([&](const point<T> &u){return a-u;});
        return {i,j};
    }

    pair<size_t,size_t> tangent(const line<T> &a) const
    {
        const size_t i=extreme([&](...){return a.v;});
        const size_t j=extreme([&](...){return -a.v;});
        return {i,j};
    }
};

using Convex=convex<_T>;

Convex convexhull(vector<Point> p)
{
    vector<Point> st;
    sort(p.begin(),p.end());
    const auto check=[](const vector<Point> &st,const Point &u)
    {
        const auto back1=st.back(),back2=*prev(st.end(),2);
        return (back1-back2).toleft(u-back2)<=0;
    };
    for (const Point &u:p)
    {
        while (st.size()>1 && check(st,u)) st.pop_back();
        st.push_back(u);
    }
    size_t k=st.size();
    p.pop_back(); reverse(p.begin(),p.end());
    for (const Point &u:p)
    {
        while (st.size()>k && check(st,u)) st.pop_back();
        st.push_back(u);
    }
    st.pop_back();
    return {st};
}

pair<_T,_T> minmax_triangle(const vector<Point> &vec)
{
    if (vec.size()<=2) return {0,0};
    vector<pair<int,int>> evt;
    evt.reserve(vec.size()*vec.size());
    _T maxans=0,minans=numeric_limits<_T>::max();
    for (size_t i=0;i<vec.size();i++)
    {
        for (size_t j=0;j<vec.size();j++)
        {
            if (i==j) continue;
            if (vec[i]==vec[j]) minans=0;
            else evt.push_back({i,j});
        }
    }
    sort(evt.begin(),evt.end(),[&](const pair<int,int> &u,const pair<int,int> &v)
    {
        const Point du=vec[u.second]-vec[u.first],dv=vec[v.second]-vec[v.first];
        return argcmp()({du.y,-du.x},{dv.y,-dv.x});
    });
    vector<size_t> vx(vec.size()),pos(vec.size());
    for (size_t i=0;i<vec.size();i++) vx[i]=i;
    sort(vx.begin(),vx.end(),[&](int x,int y){return vec[x]<vec[y];});
    for (size_t i=0;i<vx.size();i++) pos[vx[i]]=i;
    for (auto [u,v]:evt)
    {
        const size_t i=pos[u],j=pos[v];
        const size_t _i=min(i,j),_j=max(i,j);
        const Point vecu=vec[u],vecv=vec[v];
        if (_i>0) minans=min(minans,abs((vec[vx[_i-1]]-vecu)^(vec[vx[_i-1]]-vecv)));
        if (_j<vx.size()-1) minans=min(minans,abs((vec[vx[_j+1]]-vecu)^(vec[vx[_j+1]]-vecv)));
        maxans=max({maxans,abs((vec[vx[0]]-vecu)^(vec[vx[0]]-vecv)),abs((vec[vx.back()]-vecu)^(vec[vx.back()]-vecv))});
        if (i<j) swap(vx[i],vx[j]),pos[u]=j,pos[v]=i;
    }
    return {minans,maxans};
}


全部评论

相关推荐

点赞 收藏 评论
分享
牛客网
牛客企业服务