【问题标题】:finding the number of integer points under a triangle, square and circle求三角形、正方形和圆形下的整数点数
【发布时间】:2012-01-26 16:37:18
【问题描述】:

对于圆形,我尝试检查距中心半径距离内的所有点。对于正方形,我测试从左下角到右上角的所有点,对于三角形,我按照建议测试行列式的符号here。当我输入单个值时,我得到正确的答案,即 1 circlce 或 1 square 或 1 triangle ,但当它们超过 1 个时不会。例如案例:

C 10 10 3
S 9 8 4
T 7 9 10 8 8 10

其中 C 是圆形,S 是正方形,T 是三角形,(10,10) 是半径为 3 的圆心。(9,8) 是正方形 4 边的最左角,(7, 9),(10,8) 和 (8,10) 是三角形的三个顶点,它们覆盖的不同点总数为 34,但我得到 37。

这是我尝试过的:

typedef pair<int,int> point;
set<point>myset;
set<point>::iterator it;

int findDeter(int x1,int y1,int x2,int y2,int x0,int y0)
{
int ret = x1*(y2-y0)-y1*(x2-x0)+(x2*y0-x0*y2)
         -x2*(y1-y0)+y2*(x1-x0)-(x1*y0-x0*y1)
         +x0*(y1-y2)-y0*(x1-x2)+(x1*y2-x2*y1);
return ret;
}
bool sameSign(int x, int y)
{
if(x==0||y==0)
return true;
    return (x >= 0) ^ (y < 0);
}
int main()
{
int t,i,j,k,n;
int x,y,r,x1,y1,len;
int xmax,ymax,xmin,ymin;
int D1,D2,D3;
int ax,ay,bx,by,cx,cy;
char shape,dump;
scanf("%d",&t);
while(t--)
{
    myset.clear();
    scanf("%d",&n);
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        scanf("%c",&dump);
        scanf("%c",&shape);
        if(shape=='C')
        {
            scanf("%d %d %d",&x,&y,&r);
            for(j=x;j<=x+r;j++)
            {
                for(k=y;k<=y+r;k++)
                {
                    point p(j,k);
                    myset.insert(p);
                }
            }
            for(j=x-r;j<x;j++)
            {
                for(k=y-r;k<y;k++)
                {
                    point p(j,k);
                    myset.insert(p);
                }
            }   

        }
        else if(shape=='S')
        {
            scanf("%d %d %d",&x1,&y1,&len);
            for(j=x1;j<=x1+len;j++)
            {
                for(k=y1;k<=y1+len;k++)
                {
                    point p(j,k);
                    myset.insert(p);
                }
            }

        }
        else
        {
            //printf("here\n");
            scanf("%d %d %d %d %d %d",&ax,&ay,&bx,&by,&cx,&cy);
            /*a1=ax;a2=ay;
            b1=bx;b2=by;
            c1=cx;c2=cy;*/
            xmax = max(ax,max(bx,cx));
            ymax = max(ay,max(by,cy));
            xmin = min(ax,min(bx,cx));
            ymin = min(ay,min(by,cy));
            /*for each point P check if sum(the determinants PAB,PAC and PBC have the same signs)*/
            for(j=xmin;j<=xmax;j++)
            {
                for(k=ymin;k<=ymax;k++)
                {
                    D1 = findDeter(ax,ay,bx,by,j,k);
                    //printf("D1 : %d\n",D1);
                    D2 = findDeter(bx,by,cx,cy,j,k);
                    //printf("D2 : %d\n",D2);
                    D3 = findDeter(cx,cy,ax,ay,j,k);
                    //printf("D3 : %d\n",D3);
                    if(sameSign(D1,D2)&&sameSign(D2,D3)&&sameSign(D1,D3))
                    {
                        //printf("here\n");
                        point p(j,k);
                        myset.insert(p);
                    }
                }
            }
        }

    }
    printf("%d\n",myset.size());
}
return 0;
}

【问题讨论】:

  • 您发现哪些点不在三角形中?这不是指向错误吗?
  • 您应该检查 scanf 的返回值,它可能无法解析正确数量的值。另外,什么是转储?
  • @Angelom:转储正在读取换行符

标签: math geometry


【解决方案1】:

在大量重构您的代码以便我更清楚发生了什么之后 - 我会说错误出现在循环代码中。我在下面包含了完整的重构代码,但麻烦的部分是这样的:

struct Circle
{
   int x;
   int y;
   int r;

   void add_covered_points( set<points> & pts ) const
   {
      for(int j=x;j<=x+r;j++)
      {
         for(int k=y;k<=y+r;k++)
         {
            pts.insert(point(j,k));
         }
      }
      for(int j=x-r;j<x;j++)
      {
         for(int k=y-r;k<y;k++)
         {
            pts.insert(point(j,k));
         }
      }  
   }
};

这似乎从两个矩形部分添加点,一个在圆心上方,另一个在圆心下方。我希望代码看起来更像这样:

   void add_covered_points( set<points> & pts ) const
   {
      for(int j=-r;j<=+r;j++)
      {
         for(int k=-r;k<=+r;k++)
         {
            if (j*j + k*k < r*r )
            {
              pts.insert(point(x+j,x+k));
            }
         }
      } 
   }

这是完整的重构案例供您参考

typedef pair<int,int> point;


int findDeter(int x1,int y1,int x2,int y2,int x0,int y0)
{
int ret = x1*(y2-y0)-y1*(x2-x0)+(x2*y0-x0*y2)
         -x2*(y1-y0)+y2*(x1-x0)-(x1*y0-x0*y1)
         +x0*(y1-y2)-y0*(x1-x2)+(x1*y2-x2*y1);
return ret;
}
bool sameSign(int x, int y)
{
if(x==0||y==0)
return true;
    return (x >= 0) ^ (y < 0);
}

struct Circle
{
   int x;
   int y;
   int r;

   void add_covered_points( set<points> & pts ) const
   {
      for(int j=x;j<=x+r;j++)
      {
         for(int k=y;k<=y+r;k++)
         {
            pts.insert(point(j,k));
         }
      }
      for(int j=x-r;j<x;j++)
      {
         for(int k=y-r;k<y;k++)
         {
            pts.insert(point(j,k));
         }
      }  
   }
};

struct Square
{
  int x1,y1,len;
  void add_covered_points( set<points> & pts ) const
  {
     for(int j=x1;j<=x1+len;j++)
     {
        for(int k=y1;k<=y1+len;k++)
        {
           myset.insert(point(j,k));
        }
     }
  }
};

struct Triangle
{
  int ax,ay,bx,by,cx,cy;
  void add_covered_points( set<points> & pts ) const
  {
     int xmax = max(ax,max(bx,cx));
     int ymax = max(ay,max(by,cy));
     int xmin = min(ax,min(bx,cx));
     int ymin = min(ay,min(by,cy));

     /*for each point P check if sum(the determinants PAB,PAC and PBC have the same signs)*/
     for(int j=xmin;j<=xmax;j++)
     {
       for(int k=ymin;k<=ymax;k++)
       {
          int D1 = findDeter(ax,ay,bx,by,j,k);
          int D2 = findDeter(bx,by,cx,cy,j,k);
          int D3 = findDeter(cx,cy,ax,ay,j,k);

          if(sameSign(D1,D2)&&sameSign(D2,D3)&&sameSign(D1,D3))
          {
            pts.insert(point(j,k));
          }
        }
     }
  }
};


int main()
{
set<point>myset;
int t;
scanf("%d",&t);
while(t--)
{
    myset.clear();
    int n;
    scanf("%d",&n);
    for(int i=0;i<n;i++)
    {
        char dump;
        char shape;
        scanf("%c",&dump);
        scanf("%c",&shape);
        if(shape=='C')
        {
            Circle c;
            scanf("%d %d %d",&c.x,&c.y,&c.r);
            c.add_covered_points( myset );
        }
        else if(shape=='S')
        {
            Square s;
            scanf("%d %d %d",&s.x1,&s.y1,&s.len);
            s.add_covered_points( myset );
        }
        else
        {
            Triangle t;
            int ax,ay,bx,by,cx,cy;
            scanf("%d %d %d %d %d %d",&t.ax,&t.ay,&t.bx,&t.by,&t.cx,&t.cy);
            t.add_covered_points( myset );
        }
    }
}
return 0;
}

【讨论】:

  • 谢谢,但是对于这样的情况,这个圆的代码没有给出正确的值:C 5 5 2 这是 13 而不是 9
  • @pranay 为什么不绘制它列为内部的点并将这些点与您期望的内部点进行比较?形状比较如何?
【解决方案2】:

Pick's theorem适用于计算具有整数顶点的简单多边形内部的整数点。

Here我们可以看到圆圈的解决方案。

【讨论】:

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