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标题:[求助]算法设计求助
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naughtyboy
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[求助]算法设计求助

我是新手阿,刚来这个论坛。希望大虾们帮忙!
原题:
Consider n chords on a circle, each defined by its endpoints. Describe an O(n lg n)-time algorithm for determining the number of pairs of chords that intersect inside the circle. (For example, if the n chords are all diameters that meet at the center, then the correct answer is nC2.) Assume that no two chords share an endpoint.

我这样翻译:
圆周上有 N 条弦,无任何两条弦在 圆周上 有交点。
每条弦 在圆周上的两个交点 的位置给出(比如用角坐标)。
求:一共有 多少对 弦 他们在圆内有交点。(n条弦共交点的话,算nC2对)
要求 在 N log N 时间内实现.

给文字描述的思路即可 .
如果一定要编程实现的话 请用c++ , 其他的语言我都不懂

搜索更多相关主题的帖子: 算法设计 
2006-08-05 19:25
乌鸦丘比特
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首先看看两弦什么时候会相交,很显然相交的两弦满足下面这个性质:一条弦的端点在另外一条的两侧。
怎么定义这个两侧呢?我们先把这些端点排序:按照这些点与圆心连线和X轴的夹角大小排序。很显然如果弦AB,CD如果满足点序A>C>B>D这类情况就相交。接下来无非是统计这类情况的数量。

注意到点C在A,B之间,我们定义一个量S。S=AB之间某种的点的数量,这些点满足:它们是某弦的起始点(一个弦有两端点,排序在前的为起始点),他们对应的弦的终止点不在AB间。很显然S的大小就等于与AB相交,且起始点在AB中的弦的数量,统计所有的S求和就可以得到需要的结果.
接下来就是怎么计算S的问题.可以按照序从小到大对端点进行扫描,并且定义一个序号Key=0(初始值为0)

讨论被扫描点:
(1)它是起始点:记录下该点的Key,Key++;
(2)它是终止点:Key--;S=Key-起始点对应的Key;Sum+=S
看上面的东西,其实Key有点栈的思想,可以联想到括号匹配的进栈与脱括号。

复杂度:排序复杂度可以用快排,O(NlogN),扫描复杂度为O(N),所以复杂度是O(NlogN)




我喜欢创造,一只扑腾着翅膀向天空飞翔的乌鸦
2006-08-06 08:01
naughtyboy
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恩 有一个疑问:
一条弦的 起始点和终止点的 key之差 其增加是因为 有别的弦的起始点在其中, 其减少是因为 有别的弦的终止点 在其中。
但是 其中的终止点 并不一定是 其中的起始点 所对应的 终止点啊。
那这样计数 会不会有问题呢?

我表述的可能不是很清楚。。。。大概就是说 这个模型并不符合 先进先出的 关系啊。

不知道楼上考虑到这个问题没有? 还是说有的地方我没有理解?

2006-08-06 13:42
乌鸦丘比特
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楼上说的没错,是我错了,我再想想


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2006-08-06 17:53
naughtyboy
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阿 我想到一种办法 你看一下对不对:

首先 把所有的起始节点建立一个搜索树 A,并在每个节点上记录 以此节点为根的子树中的节点数r ------- n log n 时间
然后倒着遍历这个数。

对于每一起始节点I,找到与之对应的末节点 i,然后将末节点"插入"A中。
实际上并不插入,只是找到他在A中的位置,从而知道在i 后面的起始节点数 Si(通过插入的路径上的每个节点的r以及他的左右子女的r -----log n 时间)
然后将i插入另一个搜索树 B(真的插入)。B 树上的 每个节点 也记录了以他为根的子树的节点数。
插入的过程中 也就可以算出 当前 B 树中排在 i 后面的末节点数 Ei. ------ log n 时间。
则 Ei-Si 就是 起始点在 I 和 i 中间,终止点 在 i 后面的线段数。

算出每个 Ei-Si 累加 就是 所得结果了。

遍历树需时间也是 n* log n
所以总需时就是 n log n 了。(为了保证log n, 可以用平衡了的树)

不过这个方法 前面的系数肯定很大 ,但总算是把n log n 满足了 呵呵。
帮忙看看有没有漏洞。

2006-08-06 23:24
lhlovelk
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对我来说太深奥了~~~~~~~~~~``````


2006-08-06 23:31
乌鸦丘比特
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应该可以这么做吧,提一个建议:
因为节点预先知道,树可以是静态的,完全可以在一开始的时候构造,或者索性用树状数组。这样比做动态的简单多.


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2006-08-07 08:13
naughtyboy
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树状数组是什么? 把树的每个节点储存在数组中吗? 那构造的时候 怎么满足 插入操作呢? (构造时 应该是 一个一个的把节点插入吧)

我觉得 末节点组成的树不能一开始就构造好 应为最后计算的一定要是 当前 树中i后面的 末节点数,
如果把 起始点在 I 前面的线段对应的 末节点 也一起考虑的话,计数时 好像会出现问题。

2006-08-07 17:40
乌鸦丘比特
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可以先利用所有的起始节点构造一棵树,并且把所有附加数据记为0,表示没有插入,静态的一般就可以这样。
树状数组和一般的数组没什么两样。只是它是有序的,这样在它上面可以做树的操作,对于d[l..r],d[(l+r)/2]就是它的根,d[l..(l+r)/2-1]是左子树,d[(l+r)/2+1..r]是右子树


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2006-08-07 19:38
naughtyboy
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恩 我明白了。谢谢了。

不过我又碰到新的问题了 呵呵。
这回变成二维的了.....不过只用判断有没有,不用计数了。 新的帖子,希望去看一下

最近在看书。。。很多练习题都不会做。。。。

2006-08-07 23:55
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