【数学知识】LCP42: 玩具套圈

简介: 【数学知识】LCP42: 玩具套圈

题目

「力扣挑战赛」场地外,小力组织了一个套玩具的游戏。所有的玩具摆在平地上,toys[i] 以 [xi,yi,ri] 的形式记录了第 i 个玩具的坐标 (xi,yi) 和半径 ri。小扣试玩了一下,他扔了若干个半径均为 r 的圈,circles[j] 记录了第 j 个圈的坐标 (xj,yj)。套圈的规则如下:

若一个玩具被某个圈完整覆盖了(即玩具的任意部分均在圈内或者圈上),则该玩具被套中。

若一个玩具被多个圈同时套中,最终仅计算为套中一个玩具

请帮助小扣计算,他成功套中了多少玩具。

注意:

输入数据保证任意两个玩具的圆心不会重合,但玩具之间可能存在重叠。

示例 1:

输入:toys = [[3,3,1],[3,2,1]], circles = [[4,3]], r = 2

输出:1

解释: 如图所示,仅套中一个玩具

示例 2:

输入:toys = [[1,3,2],[4,3,1],[7,1,2]], circles = [[1,0],[3,3]], r = 4

输出:2

解释: 如图所示,套中两个玩具image.png

参数范围

1 <= toys.length <= 104

0 <= toys[i][0], toys[i][1] <= 109

1 <= circles.length <= 104

0 <= circles[i][0], circles[i][1] <= 109

1 <= toys[i][2], r <= 10

分析

圆的关系

圆和圆的关系分以下几种:

相离 圆心距离大于半径之和 没套中
外切 圆新距离等与半径和 没套中
相交 圆心距在(半径差,半径和) 没套中
内切 圆心距等于半径之差 套中
内含 圆心距小于半径之差 套中
重合 心距等于半径之差 套中

套中的条件:圆心距小于等于半径之差。注意:套的半径必须大于等于玩具。

枚举什么

枚举玩具和套,时间复杂度O(108),超时。可以枚举玩具和套的中心,这样复杂度就降到o(10^6)。

变量

setCircleRC 所有套的中心,中心相同的套忽略
vPoints 假定玩具中心在(0,0),套中心在那儿,可以包括玩具中心

代码

核心代码

class Solution {
public:
  int circleGame(vector<vector<int>>& toys, vector<vector<int>>& circles, int r) {
    unordered_set<long long> setCircleRC;
    for (const auto& v : circles)
    {
      setCircleRC.emplace(v[0]* m_llUnit +v[1]);
    }
    vector<pair<int, int>> vPoints;
    for (int x = -r; x <= r; x++)
    {
      for (int y = -r; y <= r; y++)
      {
        if (x * x + y * y <= r * r)
        {
          vPoints.emplace_back(x, y);
        }
      }
    }
    int iRet = 0;
    for (const auto& v : toys)
    {
      if (v[2] > r)
      {
        continue;
      }
      bool is = false;
      for (const auto& [x, y] : vPoints)
      {
        const int iDis2 = x * x + y * y;
        if (iDis2 > (r - v[2]) * (r - v[2]))
        {
          continue;
        }
        is |= setCircleRC.count((v[0]+x) * m_llUnit + (v[1]+y));
      }
      iRet += is;
    }
    return iRet;
  }
  const long long m_llUnit = 10'000'000'000;
};

测试用例

template<class T>
void Assert(const vector<T>& v1, const vector<T>& v2)
{
  if (v1.size() != v2.size())
  {
    assert(false);
    return;
  }
  for (int i = 0; i < v1.size(); i++)
  {
    assert(v1[i] == v2[i]);
  }
}
template<class T>
void Assert(const T& t1, const T& t2)
{
  assert(t1 == t2);
}
int main()
{
  vector<vector<int>> toys, circles;
  int r;
  {
    Solution slu;   
    toys = { {3,3,1},{3,2,1} }, circles = { {4,3} }, r = 2;
    auto res = slu.circleGame(toys,circles,r);
    Assert(1, res);
  }
  {
    Solution slu;
    toys = { {1,3,2},{4,3,1},{7,1,2} }, circles = { {1,0},{3,3} }, r = 4;
    auto res = slu.circleGame(toys, circles, r);
    Assert(2, res);
  }
}

2023年3月

class Solution {
public:
  int circleGame(vector<vector<int>>& toys, vector<vector<int>>& circles, int r) {
    std::unordered_set<long long> mCircleXY;
    for (const auto& v : circles)
    {
      mCircleXY.insert(m_llMul*v[0] + v[1]);
    }
    int iRet = 0;
    for (const auto& toy : toys)
    {
      if (toy[2] > r)
      {
        continue;
      }
      long long iMaxDis2 = (long long)(r - toy[2])*(r - toy[2]);
      int iMaxDis = sqrt(iMaxDis2) + 0.5;
      bool bCan = false;
      for (int x = toy[0] - iMaxDis; x <= toy[0] + iMaxDis; x++)
      {
        for (int y = toy[1] - iMaxDis; y <= toy[1] + iMaxDis; y++)
        {
          const long long iCurDis2 = (long long)(x - toy[0])*(x - toy[0]) + (long long)(y - toy[1])*(y - toy[1]);
          if (iCurDis2 > iMaxDis2)
          {
            continue;
          }
          const long long llMask = m_llMul*x + y;
          if (mCircleXY.count(llMask))
          {
            bCan = true;
            break;
          }
        }
        if (bCan)
        {
          break;
        }
      }
      if (bCan)
      {
        iRet++;
      }
    }
    return iRet;
  }
  const long long m_llMul = 1000 * 1000 * 1000 * 2;
};


扩展阅读

视频课程

有效学习:明确的目标 及时的反馈 拉伸区(难度合适),可以先学简单的课程,请移步CSDN学院,听白银讲师(也就是鄙人)的讲解。

https://edu.csdn.net/course/detail/38771

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https://edu.csdn.net/lecturer/6176

相关

下载

想高屋建瓴的学习算法,请下载《喜缺全书算法册》doc版

https://download.csdn.net/download/he_zhidan/88348653

测试环境

操作系统:win7 开发环境: VS2019 C++17

或者 操作系统:win10 开发环境: VS2022 C++17

如无特殊说明,本算法用**C++**实现。



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