Python-可生成的正方形数量的判定

计算给定点构成正方形的数量
该代码实现了一个类Squares,用于计算在一组给定坐标点中能组成多少个正方形。通过遍历所有点对,计算新点坐标并检查它们是否已存在于点列表中,从而找到可能的正方形组合。最后返回正方形的总数。

在坐标系中给定的2个点,求其他2个点,使得这4个点可以组成一个正方形。

class Squares:
    
    def __init__(self, counts, points_list):
        self.counts = counts  # 坐标点的个数
        self.points_list = points_list  # 坐标的列表
    
    # 计算任意2个坐标的距离
    def getresult(self):
        square_cnt = 0  # 初始正方形的个数为0
        if self.counts <= 3:
            return 0
        check_list = []  # 检查4个点是否已经组成了正方形
        # 由给定的2点求正方形的其它的2个顶点的坐标
        for i in range(self.counts):
            x1 = self.points_list[i][0]
            y1 = self.points_list[i][1]
            for j in range(self.counts - 1, i, -1):
                x2 = self.points_list[j][0]
                y2 = self.points_list[j][1]
                x3 = x2 - (y2 - y1)
                y3 = y2 + (x2 - x1)
                x4 = x3 - (y3 - y2)
                y4 = y3 + (x3 - x2)
                if [x3, y3] in self.points_list:
                    k = self.points_list.index([x3, y3])
                    if [x4, y4] in self.points_list:
                        t = self.points_list.index([x4, y4])
                        # 检测4个点是否已经组成了正方形以避免重复使用
                        square_index = sorted([i, j, k, t])
                        if square_index not in check_list:
                            check_list.append(square_index)
                            square_cnt += 1
        # 输出正方形的个数
        return square_cnt


# 主函数
if __name__ == "__main__":
    # 数据输入
    points_cnt = int(input())
    pointslist = []
    for x in range(points_cnt):
        line = input().strip().split()
        pointslist.append(list(map(int, line)))
    # 实例化
    s = Squares(counts=points_cnt, points_list=pointslist)
    print(s.getresult())

输入测试数据

8
0 0
1 2
3 1
2 -1
1 0
1 1
2 0
2 1

测试结果
在这里插入图片描述
参考文献
感谢作者的辛苦付出!
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<think>嗯,用户问的是用Python打出点和正方形的关系。首先,我需要明确用户的需求。可能他们想知道如何判断一个点是否在正方形内部,或者在平面上生成点和正方形,然后进行某种操作,比如可视化或者计算几何关系。 首先,我应该考虑正方形的基本属性。正方形有四个顶点,通常可以用左下角坐标加上边长来定义,或者用中心点和边长,甚至对角线的两个点来定义。这里可能需要选择一种常见的表示方法。比如用左下角点坐标和边长,或者中心点加边长。假设用户可能希望输入简单,使用左下角坐标和边长可能更直观。 接下来,判断点是否在正方形内部。这需要检查点的x和y坐标是否在正方形的范围内。例如,如果正方形左下角是(x0, y0),边长为s,那么正方形的右边界是x0 + s,上边界是y0 + s。因此,点(x, y)满足x0 ≤ x ≤ x0 + s且y0 ≤ y ≤ y0 + s时,点在内部。 然后,生成随机点并判断是否在正方形内。这部分需要用Python的随机模块,比如random.uniform来生成点的坐标。可能需要设置一个范围,比如在正方形周围一定区域内生成点,这样可以看到有些在内部,有些在外部。 可视化方面,用户可能想要用matplotlib来绘制正方形和点,不同颜色区分内外点。需要导入matplotlib.pyplot,绘制正方形边框,然后绘制点,内部用绿色,外部用红色。 另外,可能需要考虑正方形的旋转情况。如果正方形不是轴对齐的,判断点是否在内部会更复杂。但用户的问题可能仅指轴对齐的正方形,所以先处理简单情况,如果有需要再扩展。 用户可能还需要示例代码,所以需要写出完整的Python代码,包括定义正方形生成点、判断逻辑和绘图部分。同时,要确保代码正确,比如使用plt.Rectangle时的参数是否正确,坐标范围设置是否合适。 需要检查是否需要安装matplotlib,可能需要提示用户安装。但用户可能已经具备环境,所以代码中注释可能需要提到。 最后,确保回答结构清晰,分步骤解释,并说明如何判断和可视化。可能还要解释代码的关键部分,比如如何判断点是否在内部,以及可视化设置。</think>我将分步骤介绍如何用Python判断点与正方形的关系,并提供可视化方案: 1. **定义正方形和点** ```python # 定义正方形(左下角坐标 + 边长) square = { 'x': 2, # 左下角x坐标 'y': 2, # 左下角y坐标 'size': 5 # 边长 } # 生成随机测试点 import random points = [(random.uniform(0, 8), random.uniform(0, 8)) for _ in range(50)] ``` 2. **判断点是否在正方形内** $$ x_{min} \leq point_x \leq x_{min} + size $$ $$ y_{min} \leq point_y \leq y_{min} + size $$ ```python def is_inside(point, square): x, y = point return (square['x'] <= x <= square['x'] + square['size']) and \ (square['y'] <= y <= square['y'] + square['size']) # 分类存储点 inside = [] outside = [] for p in points: if is_inside(p, square): inside.append(p) else: outside.append(p) ``` 3. **可视化实现** ```python import matplotlib.pyplot as plt plt.figure(figsize=(8,8)) # 绘制正方形 rect = plt.Rectangle((square['x'], square['y']), square['size'], square['size'], fill=False, edgecolor='blue', linewidth=2) plt.gca().add_patch(rect) # 绘制点 plt.scatter(*zip(*inside), c='green', label='内部点') plt.scatter(*zip(*outside), c='red', label='外部点') # 设置坐标轴 plt.xlim(0, 8) plt.ylim(0, 8) plt.grid(True) plt.legend() plt.show() ``` 4. **关键参数说明** - 正方形判定原理:通过坐标范围比较 - 可视化扩展:可调整`square`的坐标和尺寸参数 - 随机点生成范围:当前设置为0-8,与绘图范围一致 运行结果将显示: - 蓝色边框的正方形 - 绿色点表示在正方形内部的点 - 红色点表示外部的点 扩展应用方向: 1. 可修改为判断旋转后的正方形(需坐标变换) 2. 增加点击交互功能实时判断点位置 3. 统计内部/外部点的比例关系 (请确保已安装matplotlib库,如未安装请先执行`pip install matplotlib`)
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