백준 1708 볼록 껍질 C++

https://www.acmicpc.net/problem/1708

Graham scan을 활용해서 볼록껍질을 만들어주면 된다.

일단 확인 할 것은, 껍질의 변에 점이 여러 개 있는 경우에는 가장 바깥점만 취한다는 것이다.

또한 문제에서, x y 좌표 값이 정수라는 보장이 없기 때문에, 실수형으로 값을 처리해주면 되겠다.

Graham scan 알고리즘

1. y좌표가 가장 작은, y좌표가 가장 작은 값이 여러 개라면 그 중에서 x좌표가 가장 작은 점을 극값으로 잡는다.

2. 잡은 극값을 0번째 정점으로 옮기고, 극값을 기준으로 나머지 점들을 각도순으로 정렬한다.

2-1. 각도순으로 정렬할 때에는, 반시계 방향으로 정렬되도록 한다. 따라서 CCW가 양수가 되도록 정렬하되, CCW가 0이되는 두 점이 있다면, 더 가까운 점이 앞으로 올 수 있도록 정렬해준다.

2-2. 거리를 구할 때는 오차를 방지하기 위해, 루트를 씌우지 않는다. 어짜피 비교만 하면 되니까 상관 없다.

3. 전처리가 끝났다면, scan을 시작한다.

먼저 0번째와 1번째를 스택에 넣어준다. (알고리즘은 인덱스로만 진행한다)

next를 2로 선언한다.

참고로, 알고리즘을 이해할 때는 항상 second 값이 껍질에 포함될 수 있는 유효한 점인지를 판단한다고 생각하고 흐름을 따라가면 이해가 쉽다.

스택에서 두개를 꺼내서 next와 CCW를 해본다. 반시계 방향으로 돈다면(CCW가 양수라면) second를 first로 바꾸고 next를 second로 바꾸고 다음을 확인한다. 이때 제대로 되지 않았다는 것은, 현재의 second가 된 이전의 next가 포함되면 안된다는 것이다. next는 다음 요소로 바꾸고, first와 second는 이전의 것들로 바꿔준다. 

next가 마지막 점이 될 때 까지 이걸 쭉 반복한다.

알고리즘은 이렇게 끝난다. 끝나고 나면 스택의 가장 하단부터 가장 상단까지, 순서대로 볼록 껍질을 형성하는 점의 인덱스가 들어있을 것이다.

이 문제에서는 이 점들의 개수만 파악하면 되기 때문에 스택의 크기만 확인하면 되지만, 이 점들의 목록이 순서대로 필요할 때에는 pop하면서 벡터에 넣어어주고, 이후에 정렬해줘야한다.

그리고, 이 점들을 선으로 연결해서 도형을 만든 이후에 어떤 선분과 볼록 껍질의 교차여부를 판단한다든지 할 때에는, 마지막 점과 첫점을 반드시 연결해줘야 한다.

가령 1,2,3,4,5를 그대로 연결하면 5와 1은 끊어져 있는 상태이다. 이를 연결시켜줘야 한다는 의미이다. 연결은 간단하게 6번째 인덱스에 1을 넣어주면 된다.

[수정] 위에 있는 코드가 chain 만드는 과정을 좀 더 간결하게 표현한 코드이다.

//극값 찾기 -> 각도 정렬 -> graham scan(스택대신 벡터사용)
//동일 선분 위에 점이 여러개 존재하는 경우 어떻게 하는지 문제에서 확인
// ->양 끝 점만 개수에 포함 (스캔할 때 ccw 0이하까지 pop)
#include<iostream>
#include<vector>
#include<algorithm>
 
using namespace std;
struct POS {
    double x, y;
}b[100002], p;
int n;
 
int ccw(POS p1, POS p2, POS p3) {
    long double temp = (p1.x * p2.y + p2.x * p3.y + p3.x * p1.y) - (p1.y * p2.x + p2.y * p3.x + p3.y * p1.x);
    if (temp < 0) return -1;
    else if (temp > 0) return 1;
    else return 0;
}
long double distSquare(POS p1, POS p2) {
    long double d1 = (p1.x - p2.x) * (p1.x - p2.x);
    long double d2 = (p1.y - p2.y) * (p1.y - p2.y);
    return d1 + d2;
}
bool cmp(POS a, POS b) {
    if (ccw(p, a, b) > 0) return true;
    else if (ccw(p, a, b) < 0) return false;
    else {
        if (distSquare(p, a) < distSquare(p, b)) return true;
        else return false;
    }
}
 
 
int main(void) {
    cin >> n;
    for (int i = 0; i < n; i++) 
        cin >> b[i].x >> b[i].y;
    
    p = b[0]; //극값
    //극값 검색
    for (int i = 1; i < n; i++) {
        if (b[i].x < p.x) p = b[i];
        else if (b[i].x == p.x) {
            if (b[i].y < p.y) p = b[i];
        }
    }
    
    sort(b, b + n, cmp); //각도 정렬
 
    vector<POS> s;
    
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        while (s.size() >= 2 && ccw(s[s.size()-2], s[s.size()-1], b[i]) <= 0) {
            s.pop_back();
        }
        s.push_back(b[i]);
    }
    
    /*for (int i = 0; i < s.size(); i++)
        printf("%lf %lf\n", s[i].x, s[i].y);*/
    cout << s.size() << '\n';
}

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<stack>
using namespace std;
 
struct POS {
    double x, y;
}p[100001];
 
int n, yminIdx = 0;
double yMin = 50000;
stack<int> stk;
 
int ccw(POS p1, POS p2, POS p3) {
    long double ret = (p1.x * p2.y + p2.x * p3.y + p3.x * p1.y) - (p1.y * p2.x + p2.y * p3.x + p3.y * p1.x);
    if (ret < 0) return -1;
    else if (ret > 0) return 1;
    else return 0;
}
 
long double dist(POS p1, POS p2) { //거리 제곱 반환
    return (p1.x - p2.x) * (p1.x - p2.x) + (p1.y - p2.y) * (p1.y - p2.y);
}
 
bool cmp(POS a, POS b) { //극값 기준 반시계 방향 정렬 + 극값과 거리 가까운 게 앞
    if (ccw(p[0], a, b) > 0) return true;
    else if (ccw(p[0], a, b) < 0) return false;
    else {
        long long distA = dist(p[0], a);
        long long distB = dist(p[0], b);
        if (distA < distB) return true;
        else
            return false;
    }
}
void grahamScan() {
    stk.push(0);
    stk.push(1);
    int next = 2;
    while (next < n) {
        while (stk.size() >= 2) {
            int sec = stk.top();
            stk.pop();
            int fir = stk.top();
            //printf("%d %d %d %d\n", fir, sec, next, ccw(p[fir], p[sec], p[next]));
            if (ccw(p[fir], p[sec], p[next]) > 0) {
                stk.push(sec);
                break;
            }
        }
        stk.push(next++);
    }
}
//bool cmp1(POS a, POS b) { //극값 찾을 때 sort 활용하는 경우
//    if (a.x <b.x) return true;
//    else if (a.x > b.x) return false;
//    else {
//        if (a.y < b.y) return true;
//        else
//            return false;
//    }
//}
 
int main(void) {
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(0);
    cin >> n;
    //기준점은 y값, x값이 최소인 곳
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> p[i].x >> p[i].y;
        if (p[i].y < yMin) {
            yMin = p[i].y;
            yminIdx = i;
        }
        else if (p[i].y == yMin)
            if (p[i].x < p[yminIdx].x) yminIdx = i;
    }
    
    swap(p[0], p[yminIdx]); //기준점을 0번째 점으로
 
    //sort(p, p + n, cmp1); //정렬해서 극값 찾는것보다 입력 받으면서 극값 찾는게 빠름
 
    sort(p+1, p + n, cmp); //각도 정렬
 
    grahamScan();
    cout << stk.size() << '\n';
    /*while (!stk.empty()) {
        cout << stk.top() << ' ';
        stk.pop();
    }*/
    return 0;
}