几何 模板

1 几何 4

1.1 注意 4

1.2 几何公式 4

1.3 多边形 6

1.4 多边形切割 9

1.5 浮点函数 10

1.6 面积 15

1.7 球面 16

1.8 三角形 17

1.9 三维几何 19

1.10 凸包 26

1.11 网格 28

1.12 圆 28

几何

1.1 注意

1. 注意舍入方式(0.5的舍入方向);防止输出-0.

2. 几何题注意多测试不对称数据

3. 整数几何注意xmultdmult是否会出界;

  浮点几何注意eps的使用.

4. 避免使用斜率;注意除数是否会为0.

5. 公式一定要化简后再代入.

6. 判断同一个2*PI域内两角度差应该是

   abs(a1-a2)<beta||abs(a1-a2)>pi+pi-beta;

   相等应该是

   abs(a1-a2)<eps||abs(a1-a2)>pi+pi-eps;

7. 需要的话尽量使用atan2,注意:atan2(0,0)=0,

   atan2(1,0)=pi/2, atan2(-1,0)=-pi/2, atan2(0,1)=0, atan2(0,-1)=pi.

atan2  反正切函数

返回给定的 及 坐标值的反正切值。反正切的角度值等于 轴正方向与通过原点和给定坐标点 (Y坐标, X坐标的射线之间的夹角。结果以弧度表示并介于 -pi 到 pi 之间(不包括 -pi)。

acos    反余弦函数  pi取值为acos(-1);

函数名: acos

  反余弦函数

  : double acos(double x),x范围在 -1~1 之间;

8. cross product = |u|*|v|*sin(a)   叉积

   dot product = |u|*|v|*cos(a)  点积

9. (P1-P0)x(P2-P0)结果的意义:

   正: <P0,P1><P0,P2>顺时针(0,pi)

   负: <P0,P1><P0,P2>逆时针(0,pi)

   0 : <P0,P1>,<P0,P2>共线,夹角为0pi

10. 误差限缺省使用1e-8

 

 

 

几何公式

三角形:

1. 半周长 P=(a+b+c)/2

2. 面积 S=a*Ha/2 //底乘底上的高

=a*b*sin(C)/2 //这里ab表示长度,即向量a向量b的叉积除以2

=sqrt(P(P-a)(P-b)(P-c))//海伦公式P为周长

3. 中线 Ma=sqrt(2(b^2+c^2)-a^2)/2

=sqrt(b^2+c^2+2bc *cos(A))/2

4. 角平分线 Ta=sqrt(bc((b+c)^2-a^2))/(b+c)=2bccos(A/2)/(b+c)

5. 高线 Ha=bsin(C)=csin(B)=sqrt(b^2-((a^2+b^2-c^2)/(2a))^2)

6. 内切圆半径 r=S/P  面积/半周长

=asin(B/2)sin(C/2)/sin((B+C)/2)

               =4Rsin(A/2)sin(B/2)sin(C/2)

=sqrt((P-a)(P-b)(P-c)/P)

               =Ptan(A/2)tan(B/2)tan(C/2)

7. 外接圆半径 R=abc/(4S)=a/(2sin(A))=b/(2sin(B))=c/(2sin(C))

四边形:

D1,D2为对角线,M对角线中点连线,A为对角线夹角

1. a^2+b^2+c^2+d^2=D1^2+D2^2+4M^2

2. S=D1D2sin(A)/2

(以下对圆的内接四边形)

3. ac+bd=D1D2

4. S=sqrt((P-a)(P-b)(P-c)(P-d)),P为半周长

n边形:

R为外接圆半径,r为内切圆半径

1. 中心角 A=2PI/n

2. 内角 C=(n-2)PI/n

3. 边长 a=2sqrt(R^2-r^2)=2Rsin(A/2)=2rtan(A/2)

4. 面积 S=nar/2=nr^2tan(A/2)=nR^2sin(A)/2=na^2/(4tan(A/2))

:

1. 弧长 l=rA

2. 弦长 a=2sqrt(2hr-h^2)=2rsin(A/2)

3. 弓形高 h=r-sqrt(r^2-a^2/4)=r(1-cos(A/2))=atan(A/4)/2

4. 扇形面积 S1=rl/2=r^2A/2

5. 弓形面积 S2=(rl-a(r-h))/2=r^2(A-sin(A))/2

棱柱:

1. 体积 V=Ah,A为底面积,h为高

2. 侧面积 S=lp,l为棱长,p为直截面周长

3. 全面积 T=S+2A

棱锥:

1. 体积 V=Ah/3,A为底面积,h为高

(以下对正棱锥)

2. 侧面积 S=lp/2,l为斜高,p为底面周长

3. 全面积 T=S+A

棱台:

1. 体积 V=(A1+A2+sqrt(A1A2))h/3,A1.A2为上下底面积,h为高

(以下为正棱台)

2. 侧面积 S=(p1+p2)l/2,p1.p2为上下底面周长,l为斜高

3. 全面积 T=S+A1+A2

圆柱:

1. 侧面积 S=2PIrh

2. 全面积 T=2PIr(h+r)

3. 体积 V=PIr^2h

圆锥:

1. 母线 l=sqrt(h^2+r^2)

2. 侧面积 S=PIrl

3. 全面积 T=PIr(l+r)

4. 体积 V=PIr^2h/3

圆台:

1. 母线 l=sqrt(h^2+(r1-r2)^2)

2. 侧面积 S=PI(r1+r2)l

3. 全面积 T=PIr1(l+r1)+PIr2(l+r2)

4. 体积 V=PI(r1^2+r2^2+r1r2)h/3

:

1. 全面积 T=4PIr^2

2. 体积 V=4PIr^3/3

球台:

1. 侧面积 S=2PIrh

2. 全面积 T=PI(2rh+r1^2+r2^2)

3. 体积 V=PIh(3(r1^2+r2^2)+h^2)/6

球扇形:

1. 全面积 T=PIr(2h+r0),h为球冠高,r0为球冠底面半径

2. 体积 V=2PIr^2h/3

1.2 多边形

#include <stdlib.h>

#include <math.h>

#define MAXN 1000

#define offset 10000

#define eps 1e-8

#define zero(x) (((x)>0?(x):-(x))<eps)

#define _sign(x) ((x)>eps?1:((x)<-eps?2:0))

struct point{double x,y;};

struct line{point a,b;};

double xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

//判定凸多边形,顶点按顺时针或逆时针给出,允许相邻边共线

int is_convex(int n,point* p){

int i,s[3]={1,1,1};

for (i=0;i<n&&s[1]|s[2];i++)

s[_sign(xmult(p[(i+1)%n],p[(i+2)%n],p[i]))]=0;

return s[1]|s[2];

}

//判定凸多边形,顶点按顺时针或逆时针给出,不允许相邻边共线

int is_convex_v2(int n,point* p){

int i,s[3]={1,1,1};

for (i=0;i<n&&s[0]&&s[1]|s[2];i++)

s[_sign(xmult(p[(i+1)%n],p[(i+2)%n],p[i]))]=0;

return s[0]&&s[1]|s[2];

}

//判点在凸多边形内或多边形边上,顶点按顺时针或逆时针给出

int inside_convex(point q,int n,point* p){

int i,s[3]={1,1,1};

for (i=0;i<n&&s[1]|s[2];i++)

s[_sign(xmult(p[(i+1)%n],q,p[i]))]=0;

return s[1]|s[2];

}

//判点在凸多边形内,顶点按顺时针或逆时针给出,在多边形边上返回0

int inside_convex_v2(point q,int n,point* p){

int i,s[3]={1,1,1};

for (i=0;i<n&&s[0]&&s[1]|s[2];i++)

s[_sign(xmult(p[(i+1)%n],q,p[i]))]=0;

return s[0]&&s[1]|s[2];

}

//判点在任意多边形内,顶点按顺时针或逆时针给出

//on_edge表示点在多边形边上时的返回值,offset为多边形坐标上限

int inside_polygon(point q,int n,point* p,int on_edge=1){

point q2;

int i=0,count;

while (i<n)

for (count=i=0,q2.x=rand()+offset,q2.y=rand()+offset;i<n;i++)

if (zero(xmult(q,p[i],p[(i+1)%n]))&&(p[i].x-q.x)*(p[(i+1)%n].x-q.x)<eps&&(p[i].y-q.y)*(p[(i+1)%n].y-q.y)<eps)

return on_edge;

else if (zero(xmult(q,q2,p[i])))

break;

else if (xmult(q,p[i],q2)*xmult(q,p[(i+1)%n],q2)<-eps&&xmult(p[i],q,p[(i+1)%n])*xmult(p[i],q2,p[(i+1)%n])<-eps)

count++;

return count&1;

}

inline int opposite_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return xmult(l1,p1,l2)*xmult(l1,p2,l2)<-eps;

}

inline int dot_online_in(point p,point l1,point l2){

return zero(xmult(p,l1,l2))&&(l1.x-p.x)*(l2.x-p.x)<eps&&(l1.y-p.y)*(l2.y-p.y)<eps;

}

//判线段在任意多边形内,顶点按顺时针或逆时针给出,与边界相交返回1

int inside_polygon(point l1,point l2,int n,point* p){

point t[MAXN],tt;

int i,j,k=0;

if (!inside_polygon(l1,n,p)||!inside_polygon(l2,n,p))

return 0;

for (i=0;i<n;i++)

if (opposite_side(l1,l2,p[i],p[(i+1)%n])&&opposite_side(p[i],p[(i+1)%n],l1,l2))

return 0;

else if (dot_online_in(l1,p[i],p[(i+1)%n]))

t[k++]=l1;

else if (dot_online_in(l2,p[i],p[(i+1)%n]))

t[k++]=l2;

else if (dot_online_in(p[i],l1,l2))

t[k++]=p[i];

for (i=0;i<k;i++)

for (j=i+1;j<k;j++){

tt.x=(t[i].x+t[j].x)/2;

tt.y=(t[i].y+t[j].y)/2;

if (!inside_polygon(tt,n,p))

return 0;

}

return 1;

}

point intersection(line u,line v){

point ret=u.a;

double t=((u.a.x-v.a.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-v.a.y)*(v.a.x-v.b.x))

/((u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-u.b.y)*(v.a.x-v.b.x));

ret.x+=(u.b.x-u.a.x)*t;

ret.y+=(u.b.y-u.a.y)*t;

return ret;

}

point barycenter(point a,point b,point c){

line u,v;

u.a.x=(a.x+b.x)/2;

u.a.y=(a.y+b.y)/2;

u.b=c;

v.a.x=(a.x+c.x)/2;

v.a.y=(a.y+c.y)/2;

v.b=b;

return intersection(u,v);

}

//多边形重心

point barycenter(int n,point* p){

point ret,t;

double t1=0,t2;

int i;

ret.x=ret.y=0;

for (i=1;i<n-1;i++)

if (fabs(t2=xmult(p[0],p[i],p[i+1]))>eps){

t=barycenter(p[0],p[i],p[i+1]);

ret.x+=t.x*t2;

ret.y+=t.y*t2;

t1+=t2;

}

if (fabs(t1)>eps)

ret.x/=t1,ret.y/=t1;

return ret;

}

1.3 多边形切割

//多边形切割

//可用于半平面交

#define MAXN 100

#define eps 1e-8

#define zero(x) (((x)>0?(x):-(x))<eps)

struct point{double x,y;};

double xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

int same_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return xmult(l1,p1,l2)*xmult(l1,p2,l2)>eps;

}

point intersection(point u1,point u2,point v1,point v2){

point ret=u1;

double t=((u1.x-v1.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-v1.y)*(v1.x-v2.x))

/((u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-u2.y)*(v1.x-v2.x));

ret.x+=(u2.x-u1.x)*t;

ret.y+=(u2.y-u1.y)*t;

return ret;

}

//将多边形沿l1,l2确定的直线切割在side侧切割,保证l1,l2,side不共线

void polygon_cut(int& n,point* p,point l1,point l2,point side){

point pp[100];

int m=0,i;

for (i=0;i<n;i++){

if (same_side(p[i],side,l1,l2))

pp[m++]=p[i];

if (!same_side(p[i],p[(i+1)%n],l1,l2)&&!(zero(xmult(p[i],l1,l2))&&zero(xmult(p[(i+1)%n],l1,l2))))

pp[m++]=intersection(p[i],p[(i+1)%n],l1,l2);

}

for (n=i=0;i<m;i++)

if (!i||!zero(pp[i].x-pp[i-1].x)||!zero(pp[i].y-pp[i-1].y))

p[n++]=pp[i];

if (zero(p[n-1].x-p[0].x)&&zero(p[n-1].y-p[0].y))

n--;

if (n<3)

n=0;

}

1.4 浮点函数

//浮点几何函数库

#include <math.h>

#define eps 1e-8

#define zero(x) (((x)>0?(x):-(x))<eps)

struct point{double x,y;};

struct line{point a,b;};

//计算cross product (P1-P0)x(P2-P0)

double xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

double xmult(double x1,double y1,double x2,double y2,double x0,double y0){

return (x1-x0)*(y2-y0)-(x2-x0)*(y1-y0);

}

//计算dot product (P1-P0).(P2-P0)

double dmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.x-p0.x)+(p1.y-p0.y)*(p2.y-p0.y);

}

double dmult(double x1,double y1,double x2,double y2,double x0,double y0){

return (x1-x0)*(x2-x0)+(y1-y0)*(y2-y0);

}

//两点距离

double distance(point p1,point p2){

return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));

}

double distance(double x1,double y1,double x2,double y2){

return sqrt((x1-x2)*(x1-x2)+(y1-y2)*(y1-y2));

}

//判三点共线

int dots_inline(point p1,point p2,point p3){

return zero(xmult(p1,p2,p3));

}

int dots_inline(double x1,double y1,double x2,double y2,double x3,double y3){

return zero(xmult(x1,y1,x2,y2,x3,y3));

}

//判点是否在线段上,包括端点

int dot_online_in(point p,line l){

return zero(xmult(p,l.a,l.b))&&(l.a.x-p.x)*(l.b.x-p.x)<eps&&(l.a.y-p.y)*(l.b.y-p.y)<eps;

}

int dot_online_in(point p,point l1,point l2){

return zero(xmult(p,l1,l2))&&(l1.x-p.x)*(l2.x-p.x)<eps&&(l1.y-p.y)*(l2.y-p.y)<eps;

}

int dot_online_in(double x,double y,double x1,double y1,double x2,double y2){

return zero(xmult(x,y,x1,y1,x2,y2))&&(x1-x)*(x2-x)<eps&&(y1-y)*(y2-y)<eps;

}

//判点是否在线段上,不包括端点

int dot_online_ex(point p,line l){

return dot_online_in(p,l)&&(!zero(p.x-l.a.x)||!zero(p.y-l.a.y))&&(!zero(p.x-l.b.x)||!zero(p.y-l.b.y));

}

int dot_online_ex(point p,point l1,point l2){

return dot_online_in(p,l1,l2)&&(!zero(p.x-l1.x)||!zero(p.y-l1.y))&&(!zero(p.x-l2.x)||!zero(p.y-l2.y));

}

int dot_online_ex(double x,double y,double x1,double y1,double x2,double y2){

return dot_online_in(x,y,x1,y1,x2,y2)&&(!zero(x-x1)||!zero(y-y1))&&(!zero(x-x2)||!zero(y-y2));

}

//判两点在线段同侧,点在线段上返回0

int same_side(point p1,point p2,line l){

return xmult(l.a,p1,l.b)*xmult(l.a,p2,l.b)>eps;

}

int same_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return xmult(l1,p1,l2)*xmult(l1,p2,l2)>eps;

}

//判两点在线段异侧,点在线段上返回0

int opposite_side(point p1,point p2,line l){

return xmult(l.a,p1,l.b)*xmult(l.a,p2,l.b)<-eps;

}

int opposite_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return xmult(l1,p1,l2)*xmult(l1,p2,l2)<-eps;

}

//判两直线平行

int parallel(line u,line v){

return zero((u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)-(v.a.x-v.b.x)*(u.a.y-u.b.y));

}

int parallel(point u1,point u2,point v1,point v2){

return zero((u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)-(v1.x-v2.x)*(u1.y-u2.y));

}

//判两直线垂直

int perpendicular(line u,line v){

return zero((u.a.x-u.b.x)*(v.a.x-v.b.x)+(u.a.y-u.b.y)*(v.a.y-v.b.y));

}

int perpendicular(point u1,point u2,point v1,point v2){

return zero((u1.x-u2.x)*(v1.x-v2.x)+(u1.y-u2.y)*(v1.y-v2.y));

}

//判两线段相交,包括端点和部分重合

int intersect_in(line u,line v){

if (!dots_inline(u.a,u.b,v.a)||!dots_inline(u.a,u.b,v.b))

return !same_side(u.a,u.b,v)&&!same_side(v.a,v.b,u);

return dot_online_in(u.a,v)||dot_online_in(u.b,v)||dot_online_in(v.a,u)||dot_online_in(v.b,u);

}

int intersect_in(point u1,point u2,point v1,point v2){

if (!dots_inline(u1,u2,v1)||!dots_inline(u1,u2,v2))

return !same_side(u1,u2,v1,v2)&&!same_side(v1,v2,u1,u2);

return dot_online_in(u1,v1,v2)||dot_online_in(u2,v1,v2)||dot_online_in(v1,u1,u2)||dot_online_in(v2,u1,u2);

}

//判两线段相交,不包括端点和部分重合

int intersect_ex(line u,line v){

return opposite_side(u.a,u.b,v)&&opposite_side(v.a,v.b,u);

}

int intersect_ex(point u1,point u2,point v1,point v2){

return opposite_side(u1,u2,v1,v2)&&opposite_side(v1,v2,u1,u2);

}

//计算两直线交点,注意事先判断直线是否平行!

//线段交点请另外判线段相交(同时还是要判断是否平行!)

point intersection(line u,line v){

point ret=u.a;

double t=((u.a.x-v.a.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-v.a.y)*(v.a.x-v.b.x))

/((u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-u.b.y)*(v.a.x-v.b.x));

ret.x+=(u.b.x-u.a.x)*t;

ret.y+=(u.b.y-u.a.y)*t;

return ret;

}

point intersection(point u1,point u2,point v1,point v2){

point ret=u1;

double t=((u1.x-v1.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-v1.y)*(v1.x-v2.x))

/((u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-u2.y)*(v1.x-v2.x));

ret.x+=(u2.x-u1.x)*t;

ret.y+=(u2.y-u1.y)*t;

return ret;

}

//点到直线上的最近点

point ptoline(point p,line l){

point t=p;

t.x+=l.a.y-l.b.y,t.y+=l.b.x-l.a.x;

return intersection(p,t,l.a,l.b);

}

point ptoline(point p,point l1,point l2){

point t=p;

t.x+=l1.y-l2.y,t.y+=l2.x-l1.x;

return intersection(p,t,l1,l2);

}

//点到直线距离

double disptoline(point p,line l){

return fabs(xmult(p,l.a,l.b))/distance(l.a,l.b);

}

double disptoline(point p,point l1,point l2){

return fabs(xmult(p,l1,l2))/distance(l1,l2);

}

double disptoline(double x,double y,double x1,double y1,double x2,double y2){

return fabs(xmult(x,y,x1,y1,x2,y2))/distance(x1,y1,x2,y2);

}

//点到线段上的最近点

point ptoseg(point p,line l){

point t=p;

t.x+=l.a.y-l.b.y,t.y+=l.b.x-l.a.x;

if (xmult(l.a,t,p)*xmult(l.b,t,p)>eps)

return distance(p,l.a)<distance(p,l.b)?l.a:l.b;

return intersection(p,t,l.a,l.b);

}

point ptoseg(point p,point l1,point l2){

point t=p;

t.x+=l1.y-l2.y,t.y+=l2.x-l1.x;

if (xmult(l1,t,p)*xmult(l2,t,p)>eps)

return distance(p,l1)<distance(p,l2)?l1:l2;

return intersection(p,t,l1,l2);

}

//点到线段距离

double disptoseg(point p,line l){

point t=p;

t.x+=l.a.y-l.b.y,t.y+=l.b.x-l.a.x;

if (xmult(l.a,t,p)*xmult(l.b,t,p)>eps)

return distance(p,l.a)<distance(p,l.b)?distance(p,l.a):distance(p,l.b);

return fabs(xmult(p,l.a,l.b))/distance(l.a,l.b);

}

double disptoseg(point p,point l1,point l2){

point t=p;

t.x+=l1.y-l2.y,t.y+=l2.x-l1.x;

if (xmult(l1,t,p)*xmult(l2,t,p)>eps)

return distance(p,l1)<distance(p,l2)?distance(p,l1):distance(p,l2);

return fabs(xmult(p,l1,l2))/distance(l1,l2);

}

//矢量VP为顶点逆时针旋转angle并放大scale

point rotate(point v,point p,double angle,double scale){

point ret=p;

v.x-=p.x,v.y-=p.y;

p.x=scale*cos(angle);

p.y=scale*sin(angle);

ret.x+=v.x*p.x-v.y*p.y;

ret.y+=v.x*p.y+v.y*p.x;

return ret;

}

1.5 面积

#include <math.h>

struct point{double x,y;};

//计算cross product (P1-P0)x(P2-P0)

double xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

double xmult(double x1,double y1,double x2,double y2,double x0,double y0){

return (x1-x0)*(y2-y0)-(x2-x0)*(y1-y0);

}

//计算三角形面积,输入三顶点

double area_triangle(point p1,point p2,point p3){

return fabs(xmult(p1,p2,p3))/2;

}

double area_triangle(double x1,double y1,double x2,double y2,double x3,double y3){

return fabs(xmult(x1,y1,x2,y2,x3,y3))/2;

}

//计算三角形面积,输入三边长

double area_triangle(double a,double b,double c){

double s=(a+b+c)/2;

return sqrt(s*(s-a)*(s-b)*(s-c));

}

//计算多边形面积,顶点按顺时针或逆时针给出

double area_polygon(int n,point* p){

double s1=0,s2=0;

int i;

for (i=0;i<n;i++)

s1+=p[(i+1)%n].y*p[i].x,s2+=p[(i+1)%n].y*p[(i+2)%n].x;

return fabs(s1-s2)/2;

}

1.6 球面

#include <math.h>

const double pi=acos(-1);

//计算圆心角lat表示纬度,-90<=w<=90,lng表示经度

//返回两点所在大圆劣弧对应圆心角,0<=angle<=pi

double angle(double lng1,double lat1,double lng2,double lat2){

double dlng=fabs(lng1-lng2)*pi/180;

while (dlng>=pi+pi)

dlng-=pi+pi;

if (dlng>pi)

dlng=pi+pi-dlng;

lat1*=pi/180,lat2*=pi/180;

return acos(cos(lat1)*cos(lat2)*cos(dlng)+sin(lat1)*sin(lat2));

}

//计算距离,r为球半径

double line_dist(double r,double lng1,double lat1,double lng2,double lat2){

double dlng=fabs(lng1-lng2)*pi/180;

while (dlng>=pi+pi)

dlng-=pi+pi;

if (dlng>pi)

dlng=pi+pi-dlng;

lat1*=pi/180,lat2*=pi/180;

return r*sqrt(2-2*(cos(lat1)*cos(lat2)*cos(dlng)+sin(lat1)*sin(lat2)));

}

//计算球面距离,r为球半径

inline double sphere_dist(double r,double lng1,double lat1,double lng2,double lat2){

return r*angle(lng1,lat1,lng2,lat2);

}

1.7 三角形

#include <math.h>

struct point{double x,y;};

struct line{point a,b;};

double distance(point p1,point p2){

return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));

}

point intersection(line u,line v){

point ret=u.a;

double t=((u.a.x-v.a.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-v.a.y)*(v.a.x-v.b.x))

/((u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-u.b.y)*(v.a.x-v.b.x));

ret.x+=(u.b.x-u.a.x)*t;

ret.y+=(u.b.y-u.a.y)*t;

return ret;

}

//外心

point circumcenter(point a,point b,point c){

line u,v;

u.a.x=(a.x+b.x)/2;

u.a.y=(a.y+b.y)/2;

u.b.x=u.a.x-a.y+b.y;

u.b.y=u.a.y+a.x-b.x;

v.a.x=(a.x+c.x)/2;

v.a.y=(a.y+c.y)/2;

v.b.x=v.a.x-a.y+c.y;

v.b.y=v.a.y+a.x-c.x;

return intersection(u,v);

}

//内心

point incenter(point a,point b,point c){

line u,v;

double m,n;

u.a=a;

m=atan2(b.y-a.y,b.x-a.x);

n=atan2(c.y-a.y,c.x-a.x);

u.b.x=u.a.x+cos((m+n)/2);

u.b.y=u.a.y+sin((m+n)/2);

v.a=b;

m=atan2(a.y-b.y,a.x-b.x);

n=atan2(c.y-b.y,c.x-b.x);

v.b.x=v.a.x+cos((m+n)/2);

v.b.y=v.a.y+sin((m+n)/2);

return intersection(u,v);

}

//垂心

point perpencenter(point a,point b,point c){

line u,v;

u.a=c;

u.b.x=u.a.x-a.y+b.y;

u.b.y=u.a.y+a.x-b.x;

v.a=b;

v.b.x=v.a.x-a.y+c.y;

v.b.y=v.a.y+a.x-c.x;

return intersection(u,v);

}

//重心

//到三角形三顶点距离的平方和最小的点

//三角形内到三边距离之积最大的点

point barycenter(point a,point b,point c){

line u,v;

u.a.x=(a.x+b.x)/2;

u.a.y=(a.y+b.y)/2;

u.b=c;

v.a.x=(a.x+c.x)/2;

v.a.y=(a.y+c.y)/2;

v.b=b;

return intersection(u,v);

}

//费马点

//到三角形三顶点距离之和最小的点

point fermentpoint(point a,point b,point c){

point u,v;

double step=fabs(a.x)+fabs(a.y)+fabs(b.x)+fabs(b.y)+fabs(c.x)+fabs(c.y);

int i,j,k;

u.x=(a.x+b.x+c.x)/3;

u.y=(a.y+b.y+c.y)/3;

while (step>1e-10)

for (k=0;k<10;step/=2,k++)

for (i=-1;i<=1;i++)

for (j=-1;j<=1;j++){

v.x=u.x+step*i;

v.y=u.y+step*j;

if (distance(u,a)+distance(u,b)+distance(u,c)>distance(v,a)+distance(v,b)+distance(v,c))

u=v;

}

return u;

}

1.8 三维几何

//三维几何函数库

#include <math.h>

#define eps 1e-8

#define zero(x) (((x)>0?(x):-(x))<eps)

struct point3{double x,y,z;};

struct line3{point3 a,b;};

struct plane3{point3 a,b,c;};

//计算cross product U x V

point3 xmult(point3 u,point3 v){

point3 ret;

ret.x=u.y*v.z-v.y*u.z;

ret.y=u.z*v.x-u.x*v.z;

ret.z=u.x*v.y-u.y*v.x;

return ret;

}

//计算dot product U . V

double dmult(point3 u,point3 v){

return u.x*v.x+u.y*v.y+u.z*v.z;

}

//矢量差 U - V

point3 subt(point3 u,point3 v){

point3 ret;

ret.x=u.x-v.x;

ret.y=u.y-v.y;

ret.z=u.z-v.z;

return ret;

}

//取平面法向量

point3 pvec(plane3 s){

return xmult(subt(s.a,s.b),subt(s.b,s.c));

}

point3 pvec(point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return xmult(subt(s1,s2),subt(s2,s3));

}

//两点距离,单参数取向量大小

double distance(point3 p1,point3 p2){

return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y)+(p1.z-p2.z)*(p1.z-p2.z));

}

//向量大小

double vlen(point3 p){

return sqrt(p.x*p.x+p.y*p.y+p.z*p.z);

}

//判三点共线

int dots_inline(point3 p1,point3 p2,point3 p3){

return vlen(xmult(subt(p1,p2),subt(p2,p3)))<eps;

}

//判四点共面

int dots_onplane(point3 a,point3 b,point3 c,point3 d){

return zero(dmult(pvec(a,b,c),subt(d,a)));

}

//判点是否在线段上,包括端点和共线

int dot_online_in(point3 p,line3 l){

return zero(vlen(xmult(subt(p,l.a),subt(p,l.b))))&&(l.a.x-p.x)*(l.b.x-p.x)<eps&&

(l.a.y-p.y)*(l.b.y-p.y)<eps&&(l.a.z-p.z)*(l.b.z-p.z)<eps;

}

int dot_online_in(point3 p,point3 l1,point3 l2){

return zero(vlen(xmult(subt(p,l1),subt(p,l2))))&&(l1.x-p.x)*(l2.x-p.x)<eps&&

(l1.y-p.y)*(l2.y-p.y)<eps&&(l1.z-p.z)*(l2.z-p.z)<eps;

}

//判点是否在线段上,不包括端点

int dot_online_ex(point3 p,line3 l){

return dot_online_in(p,l)&&(!zero(p.x-l.a.x)||!zero(p.y-l.a.y)||!zero(p.z-l.a.z))&&

(!zero(p.x-l.b.x)||!zero(p.y-l.b.y)||!zero(p.z-l.b.z));

}

int dot_online_ex(point3 p,point3 l1,point3 l2){

return dot_online_in(p,l1,l2)&&(!zero(p.x-l1.x)||!zero(p.y-l1.y)||!zero(p.z-l1.z))&&

(!zero(p.x-l2.x)||!zero(p.y-l2.y)||!zero(p.z-l2.z));

}

//判点是否在空间三角形上,包括边界,三点共线无意义

int dot_inplane_in(point3 p,plane3 s){

return zero(vlen(xmult(subt(s.a,s.b),subt(s.a,s.c)))-vlen(xmult(subt(p,s.a),subt(p,s.b)))-

vlen(xmult(subt(p,s.b),subt(p,s.c)))-vlen(xmult(subt(p,s.c),subt(p,s.a))));

}

int dot_inplane_in(point3 p,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return zero(vlen(xmult(subt(s1,s2),subt(s1,s3)))-vlen(xmult(subt(p,s1),subt(p,s2)))-

vlen(xmult(subt(p,s2),subt(p,s3)))-vlen(xmult(subt(p,s3),subt(p,s1))));

}

//判点是否在空间三角形上,不包括边界,三点共线无意义

int dot_inplane_ex(point3 p,plane3 s){

return dot_inplane_in(p,s)&&vlen(xmult(subt(p,s.a),subt(p,s.b)))>eps&&

vlen(xmult(subt(p,s.b),subt(p,s.c)))>eps&&vlen(xmult(subt(p,s.c),subt(p,s.a)))>eps;

}

int dot_inplane_ex(point3 p,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return dot_inplane_in(p,s1,s2,s3)&&vlen(xmult(subt(p,s1),subt(p,s2)))>eps&&

vlen(xmult(subt(p,s2),subt(p,s3)))>eps&&vlen(xmult(subt(p,s3),subt(p,s1)))>eps;

}

//判两点在线段同侧,点在线段上返回0,不共面无意义

int same_side(point3 p1,point3 p2,line3 l){

return dmult(xmult(subt(l.a,l.b),subt(p1,l.b)),xmult(subt(l.a,l.b),subt(p2,l.b)))>eps;

}

int same_side(point3 p1,point3 p2,point3 l1,point3 l2){

return dmult(xmult(subt(l1,l2),subt(p1,l2)),xmult(subt(l1,l2),subt(p2,l2)))>eps;

}

//判两点在线段异侧,点在线段上返回0,不共面无意义

int opposite_side(point3 p1,point3 p2,line3 l){

return dmult(xmult(subt(l.a,l.b),subt(p1,l.b)),xmult(subt(l.a,l.b),subt(p2,l.b)))<-eps;

}

int opposite_side(point3 p1,point3 p2,point3 l1,point3 l2){

return dmult(xmult(subt(l1,l2),subt(p1,l2)),xmult(subt(l1,l2),subt(p2,l2)))<-eps;

}

//判两点在平面同侧,点在平面上返回0

int same_side(point3 p1,point3 p2,plane3 s){

return dmult(pvec(s),subt(p1,s.a))*dmult(pvec(s),subt(p2,s.a))>eps;

}

int same_side(point3 p1,point3 p2,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return dmult(pvec(s1,s2,s3),subt(p1,s1))*dmult(pvec(s1,s2,s3),subt(p2,s1))>eps;

}

//判两点在平面异侧,点在平面上返回0

int opposite_side(point3 p1,point3 p2,plane3 s){

return dmult(pvec(s),subt(p1,s.a))*dmult(pvec(s),subt(p2,s.a))<-eps;

}

int opposite_side(point3 p1,point3 p2,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return dmult(pvec(s1,s2,s3),subt(p1,s1))*dmult(pvec(s1,s2,s3),subt(p2,s1))<-eps;

}

//判两直线平行

int parallel(line3 u,line3 v){

return vlen(xmult(subt(u.a,u.b),subt(v.a,v.b)))<eps;

}

int parallel(point3 u1,point3 u2,point3 v1,point3 v2){

return vlen(xmult(subt(u1,u2),subt(v1,v2)))<eps;

}

//判两平面平行

int parallel(plane3 u,plane3 v){

return vlen(xmult(pvec(u),pvec(v)))<eps;

}

int parallel(point3 u1,point3 u2,point3 u3,point3 v1,point3 v2,point3 v3){

return vlen(xmult(pvec(u1,u2,u3),pvec(v1,v2,v3)))<eps;

}

//判直线与平面平行

int parallel(line3 l,plane3 s){

return zero(dmult(subt(l.a,l.b),pvec(s)));

}

int parallel(point3 l1,point3 l2,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return zero(dmult(subt(l1,l2),pvec(s1,s2,s3)));

}

//判两直线垂直

int perpendicular(line3 u,line3 v){

return zero(dmult(subt(u.a,u.b),subt(v.a,v.b)));

}

int perpendicular(point3 u1,point3 u2,point3 v1,point3 v2){

return zero(dmult(subt(u1,u2),subt(v1,v2)));

}

//判两平面垂直

int perpendicular(plane3 u,plane3 v){

return zero(dmult(pvec(u),pvec(v)));

}

int perpendicular(point3 u1,point3 u2,point3 u3,point3 v1,point3 v2,point3 v3){

return zero(dmult(pvec(u1,u2,u3),pvec(v1,v2,v3)));

}

//判直线与平面平行

int perpendicular(line3 l,plane3 s){

return vlen(xmult(subt(l.a,l.b),pvec(s)))<eps;

}

int perpendicular(point3 l1,point3 l2,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return vlen(xmult(subt(l1,l2),pvec(s1,s2,s3)))<eps;

}

//判两线段相交,包括端点和部分重合

int intersect_in(line3 u,line3 v){

if (!dots_onplane(u.a,u.b,v.a,v.b))

return 0;

if (!dots_inline(u.a,u.b,v.a)||!dots_inline(u.a,u.b,v.b))

return !same_side(u.a,u.b,v)&&!same_side(v.a,v.b,u);

return dot_online_in(u.a,v)||dot_online_in(u.b,v)||dot_online_in(v.a,u)||dot_online_in(v.b,u);

}

int intersect_in(point3 u1,point3 u2,point3 v1,point3 v2){

if (!dots_onplane(u1,u2,v1,v2))

return 0;

if (!dots_inline(u1,u2,v1)||!dots_inline(u1,u2,v2))

return !same_side(u1,u2,v1,v2)&&!same_side(v1,v2,u1,u2);

return dot_online_in(u1,v1,v2)||dot_online_in(u2,v1,v2)||dot_online_in(v1,u1,u2)||dot_online_in(v2,u1,u2);

}

//判两线段相交,不包括端点和部分重合

int intersect_ex(line3 u,line3 v){

return dots_onplane(u.a,u.b,v.a,v.b)&&opposite_side(u.a,u.b,v)&&opposite_side(v.a,v.b,u);

}

int intersect_ex(point3 u1,point3 u2,point3 v1,point3 v2){

return dots_onplane(u1,u2,v1,v2)&&opposite_side(u1,u2,v1,v2)&&opposite_side(v1,v2,u1,u2);

}

//判线段与空间三角形相交,包括交于边界和(部分)包含

int intersect_in(line3 l,plane3 s){

return !same_side(l.a,l.b,s)&&!same_side(s.a,s.b,l.a,l.b,s.c)&&

!same_side(s.b,s.c,l.a,l.b,s.a)&&!same_side(s.c,s.a,l.a,l.b,s.b);

}

int intersect_in(point3 l1,point3 l2,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return !same_side(l1,l2,s1,s2,s3)&&!same_side(s1,s2,l1,l2,s3)&&

!same_side(s2,s3,l1,l2,s1)&&!same_side(s3,s1,l1,l2,s2);

}

//判线段与空间三角形相交,不包括交于边界和(部分)包含

int intersect_ex(line3 l,plane3 s){

return opposite_side(l.a,l.b,s)&&opposite_side(s.a,s.b,l.a,l.b,s.c)&&

opposite_side(s.b,s.c,l.a,l.b,s.a)&&opposite_side(s.c,s.a,l.a,l.b,s.b);

}

int intersect_ex(point3 l1,point3 l2,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return opposite_side(l1,l2,s1,s2,s3)&&opposite_side(s1,s2,l1,l2,s3)&&

opposite_side(s2,s3,l1,l2,s1)&&opposite_side(s3,s1,l1,l2,s2);

}

//计算两直线交点,注意事先判断直线是否共面和平行!

//线段交点请另外判线段相交(同时还是要判断是否平行!)

point3 intersection(line3 u,line3 v){

point3 ret=u.a;

double t=((u.a.x-v.a.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-v.a.y)*(v.a.x-v.b.x))

/((u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)-(u.a.y-u.b.y)*(v.a.x-v.b.x));

ret.x+=(u.b.x-u.a.x)*t;

ret.y+=(u.b.y-u.a.y)*t;

ret.z+=(u.b.z-u.a.z)*t;

return ret;

}

point3 intersection(point3 u1,point3 u2,point3 v1,point3 v2){

point3 ret=u1;

double t=((u1.x-v1.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-v1.y)*(v1.x-v2.x))

/((u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-u2.y)*(v1.x-v2.x));

ret.x+=(u2.x-u1.x)*t;

ret.y+=(u2.y-u1.y)*t;

ret.z+=(u2.z-u1.z)*t;

return ret;

}

//计算直线与平面交点,注意事先判断是否平行,并保证三点不共线!

//线段和空间三角形交点请另外判断

point3 intersection(line3 l,plane3 s){

point3 ret=pvec(s);

double t=(ret.x*(s.a.x-l.a.x)+ret.y*(s.a.y-l.a.y)+ret.z*(s.a.z-l.a.z))/

(ret.x*(l.b.x-l.a.x)+ret.y*(l.b.y-l.a.y)+ret.z*(l.b.z-l.a.z));

ret.x=l.a.x+(l.b.x-l.a.x)*t;

ret.y=l.a.y+(l.b.y-l.a.y)*t;

ret.z=l.a.z+(l.b.z-l.a.z)*t;

return ret;

}

point3 intersection(point3 l1,point3 l2,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

point3 ret=pvec(s1,s2,s3);

double t=(ret.x*(s1.x-l1.x)+ret.y*(s1.y-l1.y)+ret.z*(s1.z-l1.z))/

(ret.x*(l2.x-l1.x)+ret.y*(l2.y-l1.y)+ret.z*(l2.z-l1.z));

ret.x=l1.x+(l2.x-l1.x)*t;

ret.y=l1.y+(l2.y-l1.y)*t;

ret.z=l1.z+(l2.z-l1.z)*t;

return ret;

}

//计算两平面交线,注意事先判断是否平行,并保证三点不共线!

line3 intersection(plane3 u,plane3 v){

line3 ret;

ret.a=parallel(v.a,v.b,u.a,u.b,u.c)?intersection(v.b,v.c,u.a,u.b,u.c):intersection(v.a,v.b,u.a,u.b,u.c);

ret.b=parallel(v.c,v.a,u.a,u.b,u.c)?intersection(v.b,v.c,u.a,u.b,u.c):intersection(v.c,v.a,u.a,u.b,u.c);

return ret;

}

line3 intersection(point3 u1,point3 u2,point3 u3,point3 v1,point3 v2,point3 v3){

line3 ret;

ret.a=parallel(v1,v2,u1,u2,u3)?intersection(v2,v3,u1,u2,u3):intersection(v1,v2,u1,u2,u3);

ret.b=parallel(v3,v1,u1,u2,u3)?intersection(v2,v3,u1,u2,u3):intersection(v3,v1,u1,u2,u3);

return ret;

}

//点到直线距离

double ptoline(point3 p,line3 l){

return vlen(xmult(subt(p,l.a),subt(l.b,l.a)))/distance(l.a,l.b);

}

double ptoline(point3 p,point3 l1,point3 l2){

return vlen(xmult(subt(p,l1),subt(l2,l1)))/distance(l1,l2);

}

//点到平面距离

double ptoplane(point3 p,plane3 s){

return fabs(dmult(pvec(s),subt(p,s.a)))/vlen(pvec(s));

}

double ptoplane(point3 p,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return fabs(dmult(pvec(s1,s2,s3),subt(p,s1)))/vlen(pvec(s1,s2,s3));

}

//直线到直线距离

double linetoline(line3 u,line3 v){

point3 n=xmult(subt(u.a,u.b),subt(v.a,v.b));

return fabs(dmult(subt(u.a,v.a),n))/vlen(n);

}

double linetoline(point3 u1,point3 u2,point3 v1,point3 v2){

point3 n=xmult(subt(u1,u2),subt(v1,v2));

return fabs(dmult(subt(u1,v1),n))/vlen(n);

}

//两直线夹角cos

double angle_cos(line3 u,line3 v){

return dmult(subt(u.a,u.b),subt(v.a,v.b))/vlen(subt(u.a,u.b))/vlen(subt(v.a,v.b));

}

double angle_cos(point3 u1,point3 u2,point3 v1,point3 v2){

return dmult(subt(u1,u2),subt(v1,v2))/vlen(subt(u1,u2))/vlen(subt(v1,v2));

}

//两平面夹角cos

double angle_cos(plane3 u,plane3 v){

return dmult(pvec(u),pvec(v))/vlen(pvec(u))/vlen(pvec(v));

}

double angle_cos(point3 u1,point3 u2,point3 u3,point3 v1,point3 v2,point3 v3){

return dmult(pvec(u1,u2,u3),pvec(v1,v2,v3))/vlen(pvec(u1,u2,u3))/vlen(pvec(v1,v2,v3));

}

//直线平面夹角sin

double angle_sin(line3 l,plane3 s){

return dmult(subt(l.a,l.b),pvec(s))/vlen(subt(l.a,l.b))/vlen(pvec(s));

}

double angle_sin(point3 l1,point3 l2,point3 s1,point3 s2,point3 s3){

return dmult(subt(l1,l2),pvec(s1,s2,s3))/vlen(subt(l1,l2))/vlen(pvec(s1,s2,s3));

}

1.9 凸包

#include <stdlib.h>

#define eps 1e-8

#define zero(x) (((x)>0?(x):-(x))<eps)

struct point{double x,y;};

//计算cross product (P1-P0)x(P2-P0)

double xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

//graham算法顺时针构造包含所有共线点的凸包,O(nlogn)

point p1,p2;

int graham_cp(const void* a,const void* b){

double ret=xmult(*((point*)a),*((point*)b),p1);

return zero(ret)?(xmult(*((point*)a),*((point*)b),p2)>0?1:-1):(ret>0?1:-1);

}

void _graham(int n,point* p,int& s,point* ch){

int i,k=0;

for (p1=p2=p[0],i=1;i<n;p2.x+=p[i].x,p2.y+=p[i].y,i++)

if (p1.y-p[i].y>eps||(zero(p1.y-p[i].y)&&p1.x>p[i].x))

p1=p[k=i];

p2.x/=n,p2.y/=n;

p[k]=p[0],p[0]=p1;

qsort(p+1,n-1,sizeof(point),graham_cp);

for (ch[0]=p[0],ch[1]=p[1],ch[2]=p[2],s=i=3;i<n;ch[s++]=p[i++])

for (;s>2&&xmult(ch[s-2],p[i],ch[s-1])<-eps;s--);

}

//构造凸包接口函数,传入原始点集大小n,点集p(p原有顺序被打乱!)

//返回凸包大小,凸包的点在convex

//参数maxsize1包含共线点,0不包含共线点,缺省为1

//参数clockwise1顺时针构造,0逆时针构造,缺省为1

//在输入仅有若干共线点时算法不稳定,可能有此类情况请另行处理!

//不能去掉点集中重合的点

int graham(int n,point* p,point* convex,int maxsize=1,int dir=1){

point* temp=new point[n];

int s,i;

_graham(n,p,s,temp);

for (convex[0]=temp[0],n=1,i=(dir?1:(s-1));dir?(i<s):i;i+=(dir?1:-1))

if (maxsize||!zero(xmult(temp[i-1],temp[i],temp[(i+1)%s])))

convex[n++]=temp[i];

delete []temp;

return n;

}

1.10 网格

#define abs(x) ((x)>0?(x):-(x))

struct point{int x,y;};

int gcd(int a,int b){

return b?gcd(b,a%b):a;

}

//多边形上的网格点个数

int grid_onedge(int n,point* p){

int i,ret=0;

for (i=0;i<n;i++)

ret+=gcd(abs(p[i].x-p[(i+1)%n].x),abs(p[i].y-p[(i+1)%n].y));

return ret;

}

//多边形内的网格点个数

int grid_inside(int n,point* p){

int i,ret=0;

for (i=0;i<n;i++)

ret+=p[(i+1)%n].y*(p[i].x-p[(i+2)%n].x);

return (abs(ret)-grid_onedge(n,p))/2+1;

}

1.11 圆

#include <math.h>

#define eps 1e-8

struct point{double x,y;};

double xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

double distance(point p1,point p2){

return sqrt((p1.x-p2.x)*(p1.x-p2.x)+(p1.y-p2.y)*(p1.y-p2.y));

}

double disptoline(point p,point l1,point l2){

return fabs(xmult(p,l1,l2))/distance(l1,l2);

}

point intersection(point u1,point u2,point v1,point v2){

point ret=u1;

double t=((u1.x-v1.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-v1.y)*(v1.x-v2.x))

/((u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)-(u1.y-u2.y)*(v1.x-v2.x));

ret.x+=(u2.x-u1.x)*t;

ret.y+=(u2.y-u1.y)*t;

return ret;

}

//判直线和圆相交,包括相切

int intersect_line_circle(point c,double r,point l1,point l2){

return disptoline(c,l1,l2)<r+eps;

}

//判线段和圆相交,包括端点和相切

int intersect_seg_circle(point c,double r,point l1,point l2){

double t1=distance(c,l1)-r,t2=distance(c,l2)-r;

point t=c;

if (t1<eps||t2<eps)

return t1>-eps||t2>-eps;

t.x+=l1.y-l2.y;

t.y+=l2.x-l1.x;

return xmult(l1,c,t)*xmult(l2,c,t)<eps&&disptoline(c,l1,l2)-r<eps;

}

//判圆和圆相交,包括相切

int intersect_circle_circle(point c1,double r1,point c2,double r2){

return distance(c1,c2)<r1+r2+eps&&distance(c1,c2)>fabs(r1-r2)-eps;

}

//计算圆上到点p最近点,p与圆心重合,返回p本身

point dot_to_circle(point c,double r,point p){

point u,v;

if (distance(p,c)<eps)

return p;

u.x=c.x+r*fabs(c.x-p.x)/distance(c,p);

u.y=c.y+r*fabs(c.y-p.y)/distance(c,p)*((c.x-p.x)*(c.y-p.y)<0?-1:1);

v.x=c.x-r*fabs(c.x-p.x)/distance(c,p);

v.y=c.y-r*fabs(c.y-p.y)/distance(c,p)*((c.x-p.x)*(c.y-p.y)<0?-1:1);

return distance(u,p)<distance(v,p)?u:v;

}

//计算直线与圆的交点,保证直线与圆有交点

//计算线段与圆的交点可用这个函数后判点是否在线段上

void intersection_line_circle(point c,double r,point l1,point l2,point& p1,point& p2){

point p=c;

double t;

p.x+=l1.y-l2.y;

p.y+=l2.x-l1.x;

p=intersection(p,c,l1,l2);

t=sqrt(r*r-distance(p,c)*distance(p,c))/distance(l1,l2);

p1.x=p.x+(l2.x-l1.x)*t;

p1.y=p.y+(l2.y-l1.y)*t;

p2.x=p.x-(l2.x-l1.x)*t;

p2.y=p.y-(l2.y-l1.y)*t;

}

//计算圆与圆的交点,保证圆与圆有交点,圆心不重合

void intersection_circle_circle(point c1,double r1,point c2,double r2,point& p1,point& p2){

point u,v;

double t;

t=(1+(r1*r1-r2*r2)/distance(c1,c2)/distance(c1,c2))/2;

u.x=c1.x+(c2.x-c1.x)*t;

u.y=c1.y+(c2.y-c1.y)*t;

v.x=u.x+c1.y-c2.y;

v.y=u.y-c1.x+c2.x;

intersection_line_circle(c1,r1,u,v,p1,p2);

}

1.12 整数函数

//整数几何函数库

//注意某些情况下整数运算会出界!

#define sign(a) ((a)>0?1:(((a)<0?-1:0)))

struct point{int x,y;};

struct line{point a,b;};

//计算cross product (P1-P0)x(P2-P0)

int xmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.y-p0.y)-(p2.x-p0.x)*(p1.y-p0.y);

}

int xmult(int x1,int y1,int x2,int y2,int x0,int y0){

return (x1-x0)*(y2-y0)-(x2-x0)*(y1-y0);

}

//计算dot product (P1-P0).(P2-P0)

int dmult(point p1,point p2,point p0){

return (p1.x-p0.x)*(p2.x-p0.x)+(p1.y-p0.y)*(p2.y-p0.y);

}

int dmult(int x1,int y1,int x2,int y2,int x0,int y0){

return (x1-x0)*(x2-x0)+(y1-y0)*(y2-y0);

}

//判三点共线

int dots_inline(point p1,point p2,point p3){

return !xmult(p1,p2,p3);

}

int dots_inline(int x1,int y1,int x2,int y2,int x3,int y3){

return !xmult(x1,y1,x2,y2,x3,y3);

}

//判点是否在线段上,包括端点和部分重合

int dot_online_in(point p,line l){

return !xmult(p,l.a,l.b)&&(l.a.x-p.x)*(l.b.x-p.x)<=0&&(l.a.y-p.y)*(l.b.y-p.y)<=0;

}

int dot_online_in(point p,point l1,point l2){

return !xmult(p,l1,l2)&&(l1.x-p.x)*(l2.x-p.x)<=0&&(l1.y-p.y)*(l2.y-p.y)<=0;

}

int dot_online_in(int x,int y,int x1,int y1,int x2,int y2){

return !xmult(x,y,x1,y1,x2,y2)&&(x1-x)*(x2-x)<=0&&(y1-y)*(y2-y)<=0;

}

//判点是否在线段上,不包括端点

int dot_online_ex(point p,line l){

return dot_online_in(p,l)&&(p.x!=l.a.x||p.y!=l.a.y)&&(p.x!=l.b.x||p.y!=l.b.y);

}

int dot_online_ex(point p,point l1,point l2){

return dot_online_in(p,l1,l2)&&(p.x!=l1.x||p.y!=l1.y)&&(p.x!=l2.x||p.y!=l2.y);

}

int dot_online_ex(int x,int y,int x1,int y1,int x2,int y2){

return dot_online_in(x,y,x1,y1,x2,y2)&&(x!=x1||y!=y1)&&(x!=x2||y!=y2);

}

//判两点在直线同侧,点在直线上返回0

int same_side(point p1,point p2,line l){

return sign(xmult(l.a,p1,l.b))*xmult(l.a,p2,l.b)>0;

}

int same_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return sign(xmult(l1,p1,l2))*xmult(l1,p2,l2)>0;

}

//判两点在直线异侧,点在直线上返回0

int opposite_side(point p1,point p2,line l){

return sign(xmult(l.a,p1,l.b))*xmult(l.a,p2,l.b)<0;

}

int opposite_side(point p1,point p2,point l1,point l2){

return sign(xmult(l1,p1,l2))*xmult(l1,p2,l2)<0;

}

//判两直线平行

int parallel(line u,line v){

return (u.a.x-u.b.x)*(v.a.y-v.b.y)==(v.a.x-v.b.x)*(u.a.y-u.b.y);

}

int parallel(point u1,point u2,point v1,point v2){

return (u1.x-u2.x)*(v1.y-v2.y)==(v1.x-v2.x)*(u1.y-u2.y);

}

//判两直线垂直

int perpendicular(line u,line v){

return (u.a.x-u.b.x)*(v.a.x-v.b.x)==-(u.a.y-u.b.y)*(v.a.y-v.b.y);

}

int perpendicular(point u1,point u2,point v1,point v2){

return (u1.x-u2.x)*(v1.x-v2.x)==-(u1.y-u2.y)*(v1.y-v2.y);

}

//判两线段相交,包括端点和部分重合

int intersect_in(line u,line v){

if (!dots_inline(u.a,u.b,v.a)||!dots_inline(u.a,u.b,v.b))

return !same_side(u.a,u.b,v)&&!same_side(v.a,v.b,u);

return dot_online_in(u.a,v)||dot_online_in(u.b,v)||dot_online_in(v.a,u)||dot_online_in(v.b,u);

}

int intersect_in(point u1,point u2,point v1,point v2){

if (!dots_inline(u1,u2,v1)||!dots_inline(u1,u2,v2))

return !same_side(u1,u2,v1,v2)&&!same_side(v1,v2,u1,u2);

return dot_online_in(u1,v1,v2)||dot_online_in(u2,v1,v2)||dot_online_in(v1,u1,u2)||dot_online_in(v2,u1,u2);

}

//判两线段相交,不包括端点和部分重合

int intersect_ex(line u,line v){

return opposite_side(u.a,u.b,v)&&opposite_side(v.a,v.b,u);

}

int intersect_ex(point u1,point u2,point v1,point v2){

return opposite_side(u1,u2,v1,v2)&&opposite_side(v1,v2,u1,u2);

}

自己的模板

int n;//                      点的个数,全局变量。

struct Point

{

    double x,y;

    Point(double x=0,double y=0):x(x),y(y){}//构造函数,方便代码编写

}p[110],ch[110];

typedef Point Vector;//Vecoor 表示向量,Point表示点,因为表示形式一样所以

                    //从程序实现上来看,Vector只是point的别名

                    //以下下是函数重载

//向量+向量=向量,点+向量=点;

Vector operator +(Vector a,Vector b){return Vector(a.x+b.x,a.y+b.y);}//使用了构造函数

//-向量=向量

Vector operator -(Point a,Point b){return Vector (a.x-b.x,a.y-b.y);}

//向量*=向量

Vector operator * (Vector a,double p){return Vector(a.x*p,a.y*p);}

//向量/=向量

Vector operator /(Vector a,double  p){return Vector(a.x/p,a.y/p);}

bool operator <(const Point &a,const Point &b){return a.x<b.x||(a.x==b.x&&a.y<b.y);}

const double eps=1e-10;

int dcmp(double x)          //精度处理函数,如果绝对值小于1e-10返回0,否则返回-1或者1

{

    if(fabs(x)<eps)return 0;else return x<0?-1:1;

}

bool operator ==(const Point &a,const Point &b){return dcmp(a.x-b.x)==0&&dcmp(a.y-b.y)==0;}

double Dot(Vector a,Vector b){return a.x*b.x+a.y*b.y;}//向量的点积

double Length(Vector a){return sqrt(Dot(a,a));}//利用向量的点积求向量长度

double Angle(Vector a,Vector b){return acos(Dot(a,b)/Length(a)/Length(b));}//两向量夹角acos是反余玄函数

double Cross(Point a,Point b)  {return a.x*b.y-a.y*b.x;}//向量的叉积

double Area2(Point a,Point b,Point c){return Cross(b-a,c-a);}//利用叉乘求面积

double DistanceToline(Point p,Point a,Point b)

{

    Vector v1=b-a,v2=p-a;                //利用平行四边面积(叉积)求

    return fabs(Cross(v1,v2))/Length(v1);//点到直线的距离,必须有fabs

}

int ConvexHull(Point *p,int n,Point *ch)//凸包,输入点数组p,个数为n,输出点的存放数组ch

{

    sort(p,p+n);//排序,x优先,y次之的由小到大排序

    int m=0;

    for(int i=0;i<n;i++)

    {

        while(m>1&&Cross(ch[m-1]-ch[m-2],p[i]-ch[m-2])<0)m--;

        ch[m++]=p[i];

    }

    int k=m;

    for(int i=n-2;i>=0;i--)

    {

        while(m>k&&Cross(ch[m-1]-ch[m-2],p[i]-ch[m-2])<0)m--;

        ch[m++]=p[i];

    }

    if(n>1)m--;

    return m;//返回值是凸包的个数(点的个数);

}

int main()

{

#if(FLAG)

        freopen("in.txt", "r", stdin);

//freopen("out.txt", "w", stdout);

#endif

    int n,m,i,x,y;

    cin>>m;

    while(m--)

    {

        cin>>n;

        memset(p,0,sizeof(p));

       // for(int i=0;i<101;i++)ch[i].x=ch[i].y=-1.0;

       memset(ch,-1,sizeof(ch));

       // cout<<ch[1].x<<endl;;

        for(i=0;i<n;i++)

        {

            cin>>p[i].x>>p[i].y;

        }

        int t=ConvexHull(p,n,ch);

       // cout<<"t="<<t<<endl;

        sort(ch,ch+t);

       // if

        for(i=0;i<t;i++)

        {

            cout<<ch[i].x<<" "<<ch[i].y<<endl;

        }

    }

return 0;

}

原文地址:https://www.cnblogs.com/jeff-wgc/p/4484338.html