1 #include "includeall.h"
2 #include "Link.class.h"
3
4 int RightOrLeft(float x1,float y1,float x2,float y2,float x3,float y3)//判断第三个点在前两个点连成的直线的哪个位置，-1 左边，0，直线上，1 右边
5 {
6 float X=(y3-y1)*(x2-x1)/(y2-y1)+x1;
7 if(X<x3)
8 {
9 return 1;
10 }
11 else if(X>x3)
12 {
13 return -1;
14 }
15 else{
16 return 0;
17 }
18 }
19
20
21 /*
22 *该函数对link的所有点进行二维凸包运算
23 *link中的每个节点保存了一个点的三维坐标，二维凸包运输只会选取其中的两个坐标进行运算
24 *具体选取哪两个坐标由该函数的type参数决定
25 *type的合法取值为 3 5 6，取三代表选取yz坐标（3的二进制为011），取5代表选取xz坐标，取6代表选取xy坐标
26 *执行完凸包运算之后，link中的节点将被修改，所以如有必要，应该手动在调用该函数之前备份参数链表
27 *运算执行完之后，link的节点的z坐标将被清零，xy坐标将依据type的取值，对应于原始链表的某两个坐标
28 *
29 */
30 void convelHull(Link * link,int type=5)//对link中的元素进行二维凸包运算，执行后link中只有x,y值有效
31 {
32 if(link->count()<3)
33 {
34 printf("待求凸包的链表中至少有三个元素\n");
35 exit(-1);
36 }
37 Link * link_tmp=new Link();
38 {//对利用link的某两个坐标构造link_tmp
39 Node * tmp=link->pointOfSpecificElement(1);
40 if(type==3)
41 {
42 while(tmp!=NULL)
43 {
44 //此处将link的三维坐标系的某两个映射到函数内使用的link_tmp中，之后的操作将对link_tmp的x,y成员进行操作
45 //+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
46 //可以在此处修改需要对原始的link链表中的哪两个坐标进行凸包运算
47 link_tmp->add(tmp->y,tmp->z,0.0);
48 //进行凸包运算之后，link的z坐标将被清零，例如此处，link的xy坐标分别对应原始的xz坐标
49 //+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
50 tmp=tmp->next;
51 }
52 }
53 else if(type==5)
54 {
55 while(tmp!=NULL)
56 {
57 //此处将link的三维坐标系的某两个映射到函数内使用的link_tmp中，之后的操作将对link_tmp的x,y成员进行操作
58 //+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
59 //可以在此处修改需要对原始的link链表中的哪两个坐标进行凸包运算
60 link_tmp->add(tmp->x,tmp->z,0.0);
61 //进行凸包运算之后，link的z坐标将被清零，例如此处，link的xy坐标分别对应原始的xz坐标
62 //+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
63 tmp=tmp->next;
64 }
65 }
66 else if(type==6)
67 {
68 while(tmp!=NULL)
69 {
70 //此处将link的三维坐标系的某两个映射到函数内使用的link_tmp中，之后的操作将对link_tmp的x,y成员进行操作
71 //+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
72 //可以在此处修改需要对原始的link链表中的哪两个坐标进行凸包运算
73 link_tmp->add(tmp->x,tmp->y,0.0);
74 //进行凸包运算之后，link的z坐标将被清零，例如此处，link的xy坐标分别对应原始的xz坐标
75 //+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
76 tmp=tmp->next;
77 }
78 }
79 else{
80 printf("参数不符合规范\n");
81 exit(-1);
82 }
83 }//link_tmp已经构造完成
84 {//将link_tmp中y坐标最小的点放到链表的第一个位置
85 Node * tmp=link_tmp->pointOfSpecificElement(0);
86 Node * tmp2=tmp;
87 while(tmp!=NULL && tmp->next!=NULL)
88 {
89 if(tmp->next->y<tmp2->next->y)
90 {
91 tmp2=tmp;
92 }
93 tmp=tmp->next;
94 }//tmp2指向y坐标最小的节点的前一个节点
95 link_tmp->add(tmp2->next->x,tmp2->next->y,tmp2->next->z);
96 link_tmp->del(tmp2);
97 }//y坐标最小的元素已经是链表的第一个节点
98 Node trans;//保存此时平移的距离，以便于最后把它们平移回来
99 {//所有点平移，使link_tmp第一个节点的坐标是坐标原点
100 trans.x=link_tmp->pointOfSpecificElement(1)->x;
101 trans.y=link_tmp->pointOfSpecificElement(1)->y;
102 //trans.z=link_tmp->pointOfSpecificElement(1)->z;
103 Node * tmp=link_tmp->pointOfSpecificElement(1);
104 while(tmp!=NULL)
105 {
106 tmp->x-=trans.x;
107 tmp->y-=trans.y;
108 //tmp->z-=trans.z;
109 tmp=tmp->next;
110 }
111 }//所有点的平移完成
112
113 {//从第二个点开始按与第一个点的距离从小到大排序
114 Node * tmp1=link_tmp->pointOfSpecificElement(0);
115 Node * tmp2=tmp1->next;
116 while(tmp2!=NULL)
117 {
118 //使用z成员保存其到原点的距离
119 tmp2->z=sqrt((tmp2->x* tmp2->x)+(tmp2->y*tmp2->y));
120 tmp2=tmp2->next;
121 }
122 tmp2=tmp1->next;
123 while(tmp2!=NULL && tmp2->next!=NULL)
124 {//保证只有第一个点在坐标原点
125 if(tmp2->next->z==0.0)
126 {
127 link_tmp->del(tmp2);
128 continue;
129 }
130 tmp2=tmp2->next;
131 }
132 if(link_tmp->count()<3)
133 {
134 printf("对链表进行去重操作之后导致链表中剩余元素不足三个，无法进行后续运算\n");
135 exit(-1);
136 }
137 tmp2=tmp1->next->next;
138 while(tmp2!=NULL)
139 {
140 Node * minDis=tmp2;
141 Node * tmp3=tmp2;
142 while(tmp3!=NULL)
143 {
144 if(tmp3->z<minDis->z)
145 {
146 minDis=tmp3;
147 }
148 tmp3=tmp3->next;
149 }
150 if(minDis!=tmp2)
151 {
152 Node tmp;
153 tmp.x=minDis->x;
154 tmp.y=minDis->y;
155 tmp.z=minDis->z;
156 minDis->x=tmp2->x;
157 minDis->y=tmp2->y;
158 minDis->z=tmp2->z;
159 tmp2->x=tmp.x;
160 tmp2->y=tmp.y;
161 tmp2->z=tmp.z;
162 }
163 tmp2=tmp2->next;
164 }
165 }//按照距离排序完成
166 {//从第二个点开始按与第一个点的幅角从小到大排序
167 Node * tmp1=link_tmp->pointOfSpecificElement(1);
168 Node * tmp2=tmp1->next;
169 while(tmp2!=NULL)
170 {
171 //使用z成员保存其幅角
172 tmp2->z=acos((tmp2->x/tmp2->z));
173 tmp2=tmp2->next;
174 }
175 tmp2=tmp1->next;
176 while(tmp2!=NULL)
177 {
178 Node * minAng=tmp2;
179 Node * tmp3=tmp2;
180 while(tmp3!=NULL)
181 {
182 if(tmp3->z<minAng->z)
183 {
184 minAng=tmp3;
185 }
186 tmp3=tmp3->next;
187 }
188 if(minAng!=tmp2)
189 {
190 Node tmp;
191 tmp.x=minAng->x;
192 tmp.y=minAng->y;
193 tmp.z=minAng->z;
194 minAng->x=tmp2->x;
195 minAng->y=tmp2->y;
196 minAng->z=tmp2->z;
197 tmp2->x=tmp.x;
198 tmp2->y=tmp.y;
199 tmp2->z=tmp.z;
200 }
201 tmp2=tmp2->next;
202 }
203 }//按照幅角排序完成
204 {//对其进行求凸包运算
205 Link * stk_tmp=new Link();
206 Node * tmp=link_tmp->pointOfSpecificElement(1);
207 stk_tmp->add(tmp->x,tmp->y,0.0);
208 tmp=tmp->next;
209 stk_tmp->add(tmp->x,tmp->y,0.0);
210 Node * stkTop=stk_tmp->pointOfSpecificElement(1);//指向栈顶元素
211 Node * stkNext=stkTop->next;//指向栈顶的下一个元素
212 Node * current=tmp->next;//指向当前点
213 while(1)
214 {
215 if(RightOrLeft(stkNext->x,stkNext->y,stkTop->x,stkTop->y,current->x,current->y)==1)
216 {
217 stk_tmp->del(stk_tmp->pointOfSpecificElement(0));
218 stkTop=stk_tmp->pointOfSpecificElement(1);
219 stkNext=stkTop->next;
220 }
221 else{
222 stk_tmp->add(current->x,current->y,0.0);
223 stkTop=stk_tmp->pointOfSpecificElement(1);
224 stkNext=stkTop->next;
225 if(current->next==NULL) break;
226 else{
227 current=current->next;
228 }
229 }
230 }//end of while
231 //现在栈 stk_tmp中保存有凸包上的点
232 {//对凸包上的点平移到原位置
233 Node * tmp=stk_tmp->pointOfSpecificElement(1);
234 while(tmp!=NULL)
235 {
236 tmp->x+=trans.x;
237 tmp->y+=trans.y;
238 //tmp->z+=trans.z;
239 tmp=tmp->next;
240 }
241 }//平移到原位置完成
242 delete link_tmp;
243 link->clear();
244 link->copy(stk_tmp);
245 delete stk_tmp;
246 }//凸包运算完成
247 }// end of function convelHull
248 int main()
249 {
250 Link * link=new Link();
251 link->add(0,1,0);
252 link->add(0,1,1);
253 link->add(1,1,0);
254 link->add(1,1,1);
255 link->add(2,1,2);
256 link->add(5,1,1);
257
258 Node * tmp=link->pointOfSpecificElement(1);
259 printf("未进行凸包运算的点（%d）：\n",link->count());
260 while(tmp!=NULL)
261 {
262 printf("%f %f %f\n",tmp->x,tmp->y,tmp->z);
263 tmp=tmp->next;
264 }
265 printf("\n");
266 convelHull(link,5);
267 tmp=link->pointOfSpecificElement(1);
268 printf("进行过凸包运算的点（%d）：\n",link->count());
269 while(tmp!=NULL)
270 {
271 printf("%f %f %f\n",tmp->x,tmp->y,tmp->z);
272 tmp=tmp->next;
273 }
274 printf("\n");
275 return 0;
276 }
main.cpp
1 #include "includeall.h"
2 typedef struct node{//一维链表使用的
3 float x, y, z;
4 struct node * next;
5 }Node;
6
7 class Link{//有头节点的链表类
8 private:
9
10 public:
11 Node * data=NULL;
12 private:
13 void init()//初始化链表
14 {
15 this->data=NULL;
16 this->data=new Node;
17 this->data->x=this->data->y=this->data->z=0.0;
18 this->data->next=NULL;
19 }
20
21 void destroy()//清除链表占用的空间，包括头节点，所以之后链表不能再继续使用
22 {
23 this->clear();
24 delete this->data;
25 this->data=NULL;
26 }
27
28 void check()//检验链表是否有效
29 {
30 if(this->data==NULL)
31 {
32 cout<<"链表未正确初始化或已经被销毁"<<endl;
33 exit(0);
34 }
35 }
36
37 public:
38
39 void add(float x,float y,float z)//增加一个节点
40 {
41 this->check();
42 Node * tmp=new Node;
43 tmp->x=x;tmp->y=y;tmp->z=z;
44 tmp->next=this->data->next;
45 this->data->next=tmp;
46 }
47
48 void del(Node * prep)//删除一个节点
49 {
50 this->check();
51 Node * tmp=prep->next;
52 prep->next=prep->next->next;
53 delete tmp;
54 }
55
56 int count()//统计链表中节点的数目
57 {
58 this->check();
59 int i=0;
60 Node * tmp=this->data->next;;
61 while(tmp!=NULL)
62 {
63 tmp=tmp->next;
64 ++i;
65 }
66 return i;
67 }
68
69 Node * pointOfSpecificElement(int n)//获取指向特定第几个元素的指针
70 {
71 Node * tmp=this->data;
72 while(tmp!=NULL)
73 {
74 if(n<=0) break;
75 --n;
76 tmp=tmp->next;
77 }
78 return tmp;
79 }
80
81 void clear()//清空链表中的所有元素，不包括头节点
82 {
83 this->check();
84 while(!this->empty())
85 {
86 this->del(this->data);
87 }
88 }
89
90 void copy(Link * link,int n=1)//将参数链表中从第n个开始的元素拷贝增加到this链表，头节点作为第0个
91 {
92 Node * tmp=link->pointOfSpecificElement(n);
93 while(tmp!=NULL)
94 {
95 this->add(tmp->x,tmp->y,tmp->z);
96 tmp=tmp->next;
97 }
98 }
99
100
101 bool empty()//链表是否为空
102 {
103 this->check();
104 return (this->data->next==NULL);
105 }
106
107 Link()
108 {
109 this->init();
110 }
111 virtual ~Link()
112 {
113 this->destroy();
114 }
115 };
Link.class.h
时间： 2024-10-12 00:50:24