2、LeetCode 478. 在圆内随机生成点
(1)题目
给定圆的半径和圆心的位置,实现函数 randPoint ,在圆中产生均匀随机点。
实现 Solution 类:
Solution(double radius, double x_center, double y_center) 用圆的半径 radius 和圆心的位置 (x_center, y_center) 初始化对象
randPoint() 返回圆内的一个随机点。圆周上的一点被认为在圆内。答案作为数组返回 [x, y] 。
示例 1:
输入:
[“Solution”,“randPoint”,“randPoint”,“randPoint”]
[[1.0, 0.0, 0.0], [], [], []]
输出: [null, [-0.02493, -0.38077], [0.82314, 0.38945], [0.36572, 0.17248]]
解释:
Solution solution = new Solution(1.0, 0.0, 0.0);
solution.randPoint ();//返回[-0.02493,-0.38077]
solution.randPoint ();//返回[0.82314,0.38945]
solution.randPoint ();//返回[0.36572,0.17248]
提示:
0 < radius <= 108
-107 <= x_center, y_center <= 107
randPoint 最多被调用 3 * 104 次
来源:力扣(LeetCode)
链接:https://leetcode.cn/problems/generate-random-point-in-a-circle
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(2)解析
极坐标变换的方法,随机一个半径长度ρ,[0,2π]内再随机一个角度θ,就可以得到一个圆内的点:x=ρ×cos(θ),y=ρ×sin(θ)。需要注意的是这个半径ρ需要从[0,r×r]内随机抽样然后再开方,不能直接从[0,r]上随机采样得到。因为圆的面积是π×r×r,正比于r的平方,必须从[0,r×r]内随机才能保证是整个圆面中的均匀分布。
(3)Python实现
import random
import math
class Solution:
def __init__(self, radius: float, x_center: float, y_center: float):
self.radius = radius
self.x_center = x_center
self.y_center = y_center
def randPoint(self) -> List[float]:
theta = random.random()*2*math.pi
r = math.sqrt(random.random() * self.radius**2)
x = self.x_center + r*math.cos(theta)
y = self.y_center + r*math.sin(theta)
return x,y