凸包算法详解-Graham扫描法

凸包：给定二维平面上的点集，凸包就是将最外层的点连接起来构成的凸多边型，它能包含点集中所有的点。如图所示(图片来自wiki)

步骤：

1、先将点按从下向上，从左向右的顺序排序。排完序的第一个点，一定为凸包上的点，记为P0。

2，计算各个点相对于 P0 的幅角 α ，按从小到大的顺序对各个点排序。当 α 相同时，距离 P0 比较近的排在前面。我们由几何知识可以知道，结果中第一个点 P1 和最后一个点一定是凸包上的点。 
（以上是准备步骤，以下开始求凸包） 
3、将p0、p1放进栈里，从p2开始为当前点，开始求凸包，找第三个点。

4.连接P0和栈顶的那个点，得到直线 L（方向由p0指向栈顶那个点） 。看当前点是在直线 L 的右边还是左边。如果在直线的右边就执行步骤5；如果在直线上，或者在直线的左边就执行步骤6。
5.如果在右边，则栈顶的那个元素不是凸包上的点，把栈顶元素出栈。执行步骤4。
6.当前点是凸包上的点，把它压入栈，执行步骤7。
7.检查当前点 P 是不是最后一个点，是最后一个元素的话就结束。如果不是的话就把 P2 后面那个点做当前点，返回步骤4。
最后，栈中的元素就是凸包上的点了。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cmath>
 
 
using namespace std;
struct node
{
    int x,y;
};
node vex[1000];//存入的所有的点
node stackk[1000];//凸包中所有的点
int xx,yy;
bool cmp1(node a,node b)//排序找第一个点
{
    if(a.y==b.y)
        return a.x<b.x;
    else
        return a.y<b.y;
}
double cross(node a,node b,node c)//计算叉积 判断ac是否ab左转得到 >0左转 <0右转  =0共线 
{
    return (b.x-a.x)*(c.y-a.y)-(c.x-a.x)*(b.y-a.y);
}
double dis(node a,node b)//计算距离
{
    return sqrt((a.x-b.x)*(a.x-b.x)*1.0+(a.y-b.y)*(a.y-b.y));
}
bool cmp2(node a,node b)//极角排序另一种方法，速度快
{
    if(atan2(a.y-yy,a.x-xx)!=atan2(b.y-yy,b.x-xx))
        return (atan2(a.y-yy,a.x-xx))<(atan2(b.y-yy,b.x-xx));
    return a.x<b.x;
}
bool cmp(node a,node b)//极角排序
{
    int m=cross(vex[0],a,b);
    if(m>0)
        return 1;
    else if(m==0&&dis(vex[0],a)-dis(vex[0],b)<=0)  //共线 也读入凸包 
        return 1;
    else return 0;
     
}
int main()
{
    int t,L;
    int i;
	t=7;
    //录入凸包中的点   
    vex[0].x=1,vex[0].y=0; 
    vex[1].x=-1,vex[1].y=1; 
    vex[2].x=2,vex[2].y=0; 
    vex[3].x=0,vex[3].y=0; 
    vex[4].x=-1,vex[4].y=-1; 
    vex[5].x=1,vex[5].y=-1; 
    vex[6].x=-2,vex[6].y=-0;   //可以用while读  更改 
        
   
    memset(stackk,0,sizeof(stackk));
    
    sort(vex,vex+t,cmp1);//最左下角的点 
    stackk[0]=vex[0];  //第一个凸包点 
    sort(vex+1,vex+t,cmp);//cmp2是更快的，cmp更容易理解   极角排序
            
    stackk[1]=vex[1];//将第2个点存入凸包的结构体中
    
    int top=1;//最后凸包中拥有点的个数  实际为2 
    for(i=2; i<t; i++)
    {
        //是否满足叉乘大于0 不满足出栈  控制<0或<=0可以控制重点，共线 	
        while(cross(stackk[top-1],stackk[top],vex[i])<0){ 
            top--;        
        }
        stackk[++top]=vex[i];  //满足的入栈 
                        
    }
       
    for(i=0; i<=top; i++)   
        cout<<stackk[i].x<<" "<<stackk[i].y<<endl;
}