UVa 10585 - Center of symmetry

本文介绍了一种通过排序和二分查找的方法来判断一组给定点中是否存在某个特定点作为所有点中点的有效算法。该算法首先计算所有点的中点坐标,然后检查是否存在一个点,该点关于每个输入点的对称点也是集合的一部分。

给出若干个点的坐标,问是否存在一个点,这个点是所有点的中点

我的思路:排序+二分查找(详见代码)

#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <algorithm>
using namespace std;
typedef struct point
{
    double x;
    double y;
} point;
point a[10010];
int cmp(point a,point b)//排序函数
{
    if(a.x==b.x)return a.y<b.y;
    return a.x<b.x;
}
int cmp2(point a,point b)//比较函数
{
    if(fabs(a.x-b.x)<1e-8)
    {
        if(fabs(a.y-b.y)<1e-8)return 0;
        else if(a.y<b.y)return -1;
        else if(a.y>b.y)return 1;
    }
    else if(a.x<b.x)return -1;
    else return 1;
}
int f(point p,int n)//二分查找
{
    int L=0,R=n-1,mid=(L+R)/2;
    while(L<R)
    {
        if(cmp2(p,a[mid])>0)L=mid+1;
        else  R=mid;
        mid=(L+R)/2;
    }
    if(cmp2(p,a[mid])==0)return 1;
    else return 0;
}
int main()
{
    int T,n;
    scanf("%d",&T);
    while(T--)
    {
        scanf("%d",&n);
        double x=0,y=0;
        for(int i=0; i<n; i++)
        {
            scanf("%lf%lf",&a[i].x,&a[i].y);
            x+=a[i].x;
            y+=a[i].y;
        }
        x/=n;
        y/=n;
        sort(a,a+n,cmp);
        int flag=0;

        for(int i=0; i<n; i++)
        {
            point k;
            k.x=x+(x-a[i].x);
            k.y=y+(y-a[i].y);
            if(!f(k,n))
            {
                flag=1;
                break;
            }
        }
        if(flag)puts("no");
        else puts("yes");
    }
    return 0;
}


LibreOJ Problem 6230,标题为“symmetry”,是一道与几何对称性相关的编程问题。问题的大意是:给定一个二维平面上的点集,要求找到一条直线,使得该直线是对所有点对称的唯一对称轴。如果存在这样的直线,则输出“YES”,否则输出“NO”。 ### 问题解析 该问题的核心在于如何判断一组点是否具有唯一的对称轴。如果存在一条直线,使得所有点关于这条直线对称,则称这组点具有轴对称性。要解决这个问题,需要考虑以下几点: 1. **对称性的定义**: - 如果一组点关于某条直线对称,则每一点在这条直线上的镜像点也必须存在于点集中。 - 由于对称轴是唯一的,因此必须排除其他可能的对称轴。 2. **数据规模**: - 点的数量可以达到 $10^5$,因此需要一个时间复杂度较低的算法。 - 需要高效的查找和匹配机制,例如使用哈希集合来存储点及其镜像。 3. **算法思路**: - 首先,假设某条直线为对称轴,计算所有点关于该直线的镜像点。 - 检查所有镜像点是否存在于原始点集中。 - 如果所有点的镜像点都存在,则该直线是对称轴。 - 由于对称轴可能是唯一的,需要尝试不同的候选直线并验证其唯一性。 ### 实现方法 以下是一个可能的实现方案: 1. **点的表示**: - 使用元组 $(x, y)$ 表示每个点。 - 使用集合或哈希表存储所有点,以便快速查找。 2. **对称轴的候选**: - 对于两个点 $p_1 = (x_1, y_1)$ 和 $p_2 = (x_2, y_2)$,它们的垂直平分线可以作为对称轴的候选。 - 垂直平分线的方程为 $x = \frac{x_1 + x_2}{2}$(如果对称轴是垂直方向)或 $y = \frac{y_1 + y_2}{2}$(如果对称轴是水平方向)。 3. **验证对称性**: - 对于每一个候选对称轴,计算所有点的镜像点。 - 检查这些镜像点是否全部存在于原始点集中。 ### 示例代码 以下是一个简化的 Python 实现示例: ```python def is_symmetric(points): point_set = set(points) n = len(points) # Check symmetry about vertical line x = a if n == 0: return True for i in range(n): for j in range(i+1, n): x1, y1 = points[i] x2, y2 = points[j] a = (x1 + x2) / 2 valid = True for (x, y) in points: mirror_x = 2 * a - x if (mirror_x, y) not in point_set: valid = False break if valid: return True # Check symmetry about horizontal line y = b for i in range(n): for j in range(i+1, n): x1, y1 = points[i] x2, y2 = points[j] b = (y1 + y2) / 2 valid = True for (x, y) in points: mirror_y = 2 * b - y if (x, mirror_y) not in point_set: valid = False break if valid: return True return False # Example usage points = [(1, 1), (2, 2), (3, 3), (2, 0)] print("Is symmetric?", is_symmetric(points)) ``` ### 复杂度分析 - 时间复杂度:最坏情况下为 $O(n^2)$,因为需要尝试所有点对的组合。 - 空间复杂度:$O(n)$,用于存储点集和镜像点。 ### 注意事项 - 对于大规模数据,可以优化算法,例如只选择部分点对作为候选对称轴。 - 需要处理浮点数精度问题,可以使用四舍五入或误差容忍范围。
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