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Gym 101308A Asteroids 三维凸包 求重心

2017-04-07 22:32 316 查看
题意:求两个凸包 重心离面的最短的距离之和

//
//  main.cpp
//  gudt p1 A
//

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cmath>
#define eps 1e-7
using namespace std;
const int MAXV=80;
const double EPS = 1e-9;
//三维点
struct pt {
double x, y, z;
pt() {}
pt(double _x, double _y, double _z): x(_x), y(_y), z(_z) {}
pt operator - (const pt p1) {
return pt(x - p1.x, y - p1.y, z - p1.z);
}
pt operator + (const pt p1) {
return pt(x + p1.x, y + p1.y, z + p1.z);
}
pt operator *(double d)
{
return pt(x*d,y*d,z*d);
}

pt operator / (double d)
{
return pt(x/d,y/d,z/d);
}
double operator ^ (pt p) {
return x*p.x+y*p.y+z*p.z;    //点乘
}

};

struct _3DCH {
struct fac {
int a, b, c;    //表示凸包一个面上三个点的编号
bool ok;        //表示该面是否属于最终凸包中的面
};

int n;    //初始点数
pt P[MAXV];    //初始点

int cnt;    //凸包表面的三角形数
fac F[MAXV*8]; //凸包表面的三角形

int to[MAXV][MAXV];

pt Cross3(pt a,pt p){
return pt(a.y*p.z-a.z*p.y, a.z*p.x-a.x*p.z, a.x*p.y-a.y*p.x);    //叉乘
}
double vlen(pt a) {
return sqrt(a.x*a.x+a.y*a.y+a.z*a.z);    //向量长度
}
double area(pt a, pt b, pt c) {
return vlen(Cross3((b-a),(c-a)));    //三角形面积*2
}
double volume(pt a, pt b, pt c, pt d) {
return Cross3((b-a),(c-a))^(d-a);    //四面体有向体积*6
}
//三维点积
double Dot3( pt u, pt v )
{
return u.x * v.x + u.y * v.y + u.z * v.z;
}

//平面的法向量
pt pvec(pt a,pt b,pt c)
{
return (Cross3((a-b),(b-c)));
}
//点到面的距离
double Dis(pt a,pt b,pt c,pt d)
{
return fabs(pvec(a,b,c)^(d-a))/vlen(pvec(a,b,c));
}
//正:点在面同向
double ptof(pt &p, fac &f) {
pt m = P[f.b]-P[f.a], n = P[f.c]-P[f.a], t = p-P[f.a];
return Cross3(m , n) ^ t;
}

void deal(int p, int a, int b) {
int f = to[a][b];
fac add;
if (F[f].ok) {
if (ptof(P[p], F[f]) > eps)
dfs(p, f);
else {
add.a = b, add.b = a, add.c = p, add.ok = 1;
to[p][b] = to[a][p] = to[b][a] = cnt;
F[cnt++] = add;
}
}
}

void dfs(int p, int cur) {
F[cur].ok = 0;
deal(p, F[cur].b, F[cur].a);
deal(p, F[cur].c, F[cur].b);
deal(p, F[cur].a, F[cur].c);
}

bool same(int s, int t) {
pt &a = P[F[s].a], &b = P[F[s].b], &c = P[F[s].c];
return fabs(volume(a, b, c, P[F[t].a])) < eps && fabs(volume(a, b, c, P[F[t].b])) < eps && fabs(volume(a, b, c, P[F[t].c])) < eps;
}

//构建三维凸包
void construct() {
cnt = 0;
if (n < 4)
return;

/*********此段是为了保证前四个点不公面,若已保证,可去掉********/
bool sb = 1;
//使前两点不公点
for (int i = 1; i < n; i++) {
if (vlen(P[0] - P[i]) > e
4000
ps) {
swap(P[1], P[i]);
sb = 0;
break;
}
}
if (sb)return;

sb = 1;
//使前三点不公线
for (int i = 2; i < n; i++) {
if (vlen(Cross3((P[0] - P[1]) , (P[1] - P[i]))) > eps) {
swap(P[2], P[i]);
sb = 0;
break;
}
}
if (sb)return;

sb = 1;
//使前四点不共面
for (int i = 3; i < n; i++) {
if (fabs(Cross3((P[0] - P[1]) , (P[1] - P[2])) ^ (P[0] - P[i])) > eps) {
swap(P[3], P[i]);
sb = 0;
break;
}
}
if (sb)return;
/*********此段是为了保证前四个点不公面********/

fac add;
for (int i = 0; i < 4; i++) {
add.a = (i+1)%4, add.b = (i+2)%4, add.c = (i+3)%4, add.ok = 1;
if (ptof(P[i], add) > 0)
swap(add.b, add.c);
to[add.a][add.b] = to[add.b][add.c] = to[add.c][add.a] = cnt;
F[cnt++] = add;
}

for (int i = 4; i < n; i++) {
for (int j = 0; j < cnt; j++) {
if (F[j].ok && ptof(P[i], F[j]) > eps) {
dfs(i, j);
break;
}
}
}
int tmp = cnt;
cnt = 0;
for (int i = 0; i < tmp; i++) {
if (F[i].ok) {
F[cnt++] = F[i];
}
}
}

//表面积
double area() {
double ret = 0.0;
for (int i = 0; i < cnt; i++) {
ret += area(P[F[i].a], P[F[i].b], P[F[i].c]);
}
return ret / 2.0;
}

//体积
double volume() {
pt O(0, 0, 0);
double ret = 0.0;
for (int i = 0; i < cnt; i++) {
ret += volume(O, P[F[i].a], P[F[i].b], P[F[i].c]);
}
return fabs(ret / 6.0);
}

//表面三角形数
int facetCnt_tri() {
return cnt;
}

//表面多边形数
int facetCnt() {
int ans = 0;
for (int i = 0; i < cnt; i++) {
bool nb = 1;
for (int j = 0; j < i; j++) {
if (same(i, j)) {
nb = 0;
break;
}
}
ans += nb;
}
return ans;
}
pt centroid(){
pt ans(0,0,0),o(0,0,0);
double all=0;
for(int i=0;i<cnt;i++)
{
double vol=volume(o,P[F[i].a],P[F[i].b],P[F[i].c]);
ans=ans+(o+P[F[i].a]+P[F[i].b]+P[F[i].c])/4.0*vol;
all+=vol;
}
ans=ans/all;
return ans;
}
double res(){
pt a=centroid();
double _min=1e10;
for(int i=0;i<cnt;++i){
double now=Dis(P[F[i].a],P[F[i].b],P[F[i].c],a);
_min=min(_min,now);
}
return _min;
}
};
_3DCH hull1,hull2;
int main(int argc, const char * argv[]) {
freopen("asteroids.in","r", stdin);
freopen("asteroids.out","w",stdout);
while(scanf("%d",&hull1.n)==1)
{
for (int i=0; i<hull1.n;++i) {
scanf("%lf%lf%lf",&hull1.P[i].x,&hull1.P[i].y,&hull1.P[i].z);
}
hull1.construct();
double ans=hull1.res();
scanf("%d",&hull2.n);
for (int i=0; i<hull2.n;++i) {
scanf("%lf%lf%lf",&hull2.P[i].x,&hull2.P[i].y,&hull2.P[i].z);
}
hull2.construct();
printf("%.5lf\n",ans+hull2.res());
}
return 0;
}
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