POJ 2826 An Easy Problem?! <计算几何>

本文通过计算几何的方法解决了一个关于两块等宽木板能够接收到的雨水体积的问题。利用向量与线段相交等概念进行精确计算,并通过代码实现了解决方案。

题目

题目大意:墙上有两个等宽的木板(宽度为一个单位),问它们能够接到多少雨水。

分析:就是求能够接到雨水的区域的截面面积,本来这道题没什么思考上的难度的,但是情况有很多种,一开始我就忽略掉了几种能够接到雨水的情况。。代码写了详细的注释,我感觉自己的代码写得还是挺清晰简洁的-.-

代码

#include <iostream>
#include <cmath>
#include <algorithm>
#include <iomanip>
using namespace std;

const double EPS=1e-8;

struct Point;
typedef Point Vec;

int dblcmp(double x){
    return fabs(x)<EPS?0:(x>0?1:-1);
}

struct Point{
    double x,y;
    Point(){}
    Point(double xx,double yy):x(xx),y(yy){}
    Vec operator -(Point p){    //两点相减得向量
        return Vec(x-p.x,y-p.y);
    }
    double operator ^(Vec v){   //叉积
        return x*v.y-y*v.x;
    }
};

struct Segment{
    Point p1,p2;
    Segment(){}
    Segment(Point pp1,Point pp2):p1(pp1),p2(pp2){}
    bool isParallel(Segment s){ //是否共线
        return dblcmp((p2-p1)^(s.p1-p1))==0&&
                dblcmp((p2-p1)^(s.p2-p1))==0;
    }
    bool isCross(Segment s,double& s1,double &s2){  //线段相交判断,允许端点相交,但不允许延长线相交
        return max(p1.x,p2.x)>=min(s.p1.x,s.p2.x)&&
                max(p1.y,p2.y)>=min(s.p1.y,s.p2.y)&&
                max(s.p1.x,s.p2.x)>=min(p1.x,p2.x)&&
                max(s.p1.y,s.p2.y)>=min(p1.y,p2.y)&&
                dblcmp(s1=((p2-p1)^(s.p1-p1)))*dblcmp(s2=((p2-p1)^(s.p2-p1)))<=0&&
                dblcmp((s.p2-s.p1)^(p1-s.p1))*dblcmp((s.p2-s.p1)^(p2-s.p1))<=0;

    }
    Point intersectionPoint(double s1,double s2){//求交点,定点分比法
        double x=(p1.x*s2-s1*p2.x)/(s2-s1);
        double y=(p1.y*s2-s1*p2.y)/(s2-s1);
        return Point(x,y);
    }
};

Segment s[2];

void solve(){
    double s1,s2;
    Point p[2];
    int c=0;
    if(s[0].isParallel(s[1])) cout<<"0.00"<<endl;
    else if(s[0].isCross(s[1],s1,s2)){
        Point o=s[1].intersectionPoint(s1,s2);
        for(int i=0;i<2;++i){   //找出在交点上方的点
            if(s[i].p1.y>o.y) p[c++]=s[i].p1;
            if(s[i].p2.y>o.y) p[c++]=s[i].p2;
        }
        if(c!=2) cout<<"0.00"<<endl; //交点上方不是两个点,一定不能接到雨水
        else{
            Vec v1=p[0]-o,v2=p[1]-o;
            int top=0;
            if(p[1].y>p[0].y) top=1;
            Point pl=p[top^1],pt=p[top]; //pt是较高的点
            int flag1=dblcmp(fabs(pt.x-o.x)-fabs(pl.x-o.x));//水平方向上,较高点是否离交点更远
            int flag2=dblcmp((pt-o)^(pl-o)); //较高点与交点形成的木板,与较低点与交点形成的木板之间的相对位置(逆时针还是顺时针)
            int flag3=dblcmp(pt.x-o.x); //当两点位于交点同侧是,是在右侧还是左侧
            int flag=dblcmp(flag1*flag2*flag3); //综合影响。画一画图就会发现,当两点位于交点同侧时,以上三个判断的结果相乘大于0才能接到雨水
            if(dblcmp(v1.x*v2.x)==1&&flag<=0) //只有当两点位于交点同侧时,才需判断flag
                cout<<"0.00"<<endl;
            else{
                double yg=pt.y,yl=pl.y;
                double r=(yl-o.y)/(yg-o.y); //能接到雨水的区域所占的比例
                cout<<fixed<<setprecision(2)<<fabs((v1^v2)*r/2.0)<<endl;
            }
        }
    }
    else cout<<"0.00"<<endl; //没有交点
}

int main(){
    ios::sync_with_stdio(false);
    int n;
    cin>>n;
    while(n--){
        double x1,y1,x2,y2;
        for(int i=0;i<2;++i){
            cin>>x1>>y1>>x2>>y2;
            s[i]=Segment(Point(x1,y1),Point(x2,y2));
        }
        solve();
    }
    return 0;
}
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