最小圓覆蓋 隨機增量算法

 最小圓覆蓋。神奇的隨機算法。當點以隨機的順序加入時期望複雜度是線性的。

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  algorithm:

  A、令Ci表示爲前i個點的最小覆蓋圓。當加入新點pi時如果pi不在Ci-1裏那麼pi必定在Ci的邊界上。

  B、再從新考慮這樣一個問題,Ci爲前i個點最小覆蓋圓且p在Ci的的邊界上!同理加入新點pi時如果p

  i不在Ci-1裏那麼pi必定在Ci的邊界上。這時我們就包含了兩個點在這個最小圓的邊界上。

  C、再從新考慮這樣一個問題,Ci爲前i個點最小覆蓋圓且有兩個確定點再邊界上!此時先讓

  O(N)的方法能夠判定出最小圓。

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  analysis:

  現在來分析爲什麼是線性的。

  C是線性的這是顯然的。

  B<-C的過程中。考慮pi 他在園內的概率爲 (i-1)/i 。在圓外的概率爲 1/i 所以加入pi的期望複雜度爲:(1-i)/i*O(1) +(1/i)*O(i) {前者在園內那麼不進入C,只用了O(1)。後者進入C用了O(i)的時間}這樣分析出來,複雜度實際上仍舊

  是線性的。

  A<-B的過程中。考慮方法相同,這樣A<-B仍舊是線性。於是難以置信的最小圓覆蓋的複雜度變成了線性的。

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  下面的程序沒有先將點隨機化,因爲數據通常也是隨機的= =!

  1

  2 #include<iostream>

  3 #include<cstdio>

  4 #include<cmath>

  5  using namespace std;

  6 struct node{

  7        double x,y;

  8        };

  9 int n;

  10 node p[200000];

  11 double r;

  12 node O;

  13 double dist(node a,node b)

  14 {

  15        return sqrt( (a.x-b.x)*(a.x-b.x)+(a.y-b.y)*(a.y-b.y) );

  16 }

  17 void calc(double a,double b,double c,double d,double e,double f)  //給出兩條直線ax+by+c=0,dx+ey+f=0 求交點

  18 {                                  //注意到三角形裏兩條中垂線不可能平行,所以不會產生除0錯誤

  19      O.y=(c*d-f*a)/(b*d-e*a);

  20      O.x=(c*e-f*b)/(a*e-b*d);

  21 }

  22 int main()

  23 {

  24     freopen("HYOJ1337.in","r",stdin);

  25     freopen("HYOJ1337.out","w",stdout);

  26     scanf("%d",&n);

  27     for (int i=1;i<=n;++i) scanf("%lf%lf",&p[i].x,&p[i].y);

  28     O=p[1];r=0;                  //初始C1

  29

  30     for (int i=2;i<=n;++i)            //A

  31     if (dist(O,p[i])>r+1e-6)

  32     {

  33         O=p[i];r=0;

  34         for (int j=1;j<=i-1;++j)        //B

  35         if (dist(O,p[j])>r+1e-6)

  36         {

  37             O.x=(p[i].x+p[j].x)/2;O.y=(p[i].y+p[j].y)/2;r=dist(O,p[j]);

  38             for (int k=1;k<=j-1;++k)        //C

  39             if (dist(O,p[k])>r+1e-6)

  40             {

  41                calc(p[j].x-p[i].x,p[j].y-p[i].y,(p[j].x*p[j].x+p[j].y*p[j].y-p[i].x*p[i].x-p[i].y*p[i].y)/2,

  42                     p[k].x-p[i].x,p[k].y-p[i].y,(p[k].x*p[k].x+p[k].y*p[k].y-p[i].x*p[i].x-p[i].y*p[i].y)/2);

  43                r=dist(O,p[k]);

  44             }

  45         }

  46     }

  47     printf("%.3lf/n",r);

  48     return 0;

  49 }

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