1 条题解

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    @ 2025-5-12 23:54:31

    解题思路

    要找到由给定点构成的最大面积三角形,最直观的方法是枚举所有可能的三点组合,计算其面积,然后找出最大值。然而,这种方法的时间复杂度是O(nn^33),当nn=5000050000时,这显然是不可行的。

    因此,我们需要一个更高效的算法。观察到最大面积的三角形的顶点一定位于这些点的凸包上。因为如果有一个点不在凸包上,那么可以用凸包上的点替换它,从而得到一个更大的面积。因此,我们可以先计算这些点的凸包,然后在凸包的顶点上寻找最大面积的三角形。

    计算凸包的时间复杂度是O(nn log nn),而凸包上的点数通常远小于nn。假设凸包上有hh个点,那么枚举所有三点组合的时间复杂度是O(hh^33)。如果hh很小,这是可行的。但对于较大的hh(例如hh=5000050000),这仍然不可行。

    进一步优化,可以使用旋转卡壳法(Rotating Calipers)来找到凸包上构成最大面积三角形的三个点。这种方法可以将时间复杂度降低到O(hh^22)或更好。

    解题方法

    计算凸包:使用Andrew算法或Graham扫描算法计算给定点的凸包。Andrew算法通常更容易实现且效率较高。

    寻找最大面积三角形:在凸包的顶点上,使用旋转卡壳法或三重循环(如果hh较小)来找到最大面积的三角形。

    C++代码实现:

    #include <cmath>
    #include <algorithm>
    #include <cstdio>
    #include <vector>
    #define LL long long
    using namespace std;
    
    const LL Maxn = 50010;
    struct point {
        LL x, y;
        point() {}
        point(LL _x, LL _y) : x(_x), y(_y) {}
        point operator-(const point &Other) const {
            return point(x - Other.x, y - Other.y);
        }
        LL operator*(const point &Other) const {
            return x * Other.y - y * Other.x;
        }
        LL Dis() const { return x * x + y * y; }
    };
    
    LL N;
    vector<point> A, B;
    
    bool Cmp(const point &X, const point &Y) {
        point ref = A[0];
        LL cross = (X - ref) * (Y - ref);
        if (cross != 0) return cross > 0;
        return (X - ref).Dis() < (Y - ref).Dis();
    }
    
    void compute_convex_hull() {
        if (A.size() < 3) {
            B = A;
            return;
        }
        B.clear();
        for (LL i = 0; i < A.size(); ++i) {
            while (B.size() >= 2 && 
                   (A[i] - B[B.size()-2]) * (B.back() - B[B.size()-2]) >= 0) {
                B.pop_back();
            }
            B.push_back(A[i]);
        }
    }
    
    LL rotating_calipers() {
        if (B.size() < 3) return 0;
        LL max_area = 0;
        for (LL i = 0; i < B.size(); ++i) {
            LL k = (i + 2) % B.size();
            for (LL j = (i + 1) % B.size(); j != i; j = (j + 1) % B.size()) {
                while (true) {
                    LL next_k = (k + 1) % B.size();
                    LL curr_area = abs((B[j] - B[i]) * (B[k] - B[i]));
                    LL next_area = abs((B[j] - B[i]) * (B[next_k] - B[i]));
                    if (next_area <= curr_area) break;
                    k = next_k;
                }
                LL area = abs((B[j] - B[i]) * (B[k] - B[i]));
                if (area > max_area) max_area = area;
            }
        }
        return max_area;
    }
    
    int main() {
        while (scanf("%lld", &N) == 1 && N != -1) {
            A.resize(N);
            for (LL i = 0; i < N; ++i) {
                scanf("%lld%lld", &A[i].x, &A[i].y);
            }
            if (N < 3) {
                printf("0.00\n");
                continue;
            }
            // Find the lowest leftmost point
            LL min_idx = 0;
            for (LL i = 1; i < N; ++i) {
                if (A[i].y < A[min_idx].y || 
                    (A[i].y == A[min_idx].y && A[i].x < A[min_idx].x)) {
                    min_idx = i;
                }
            }
            swap(A[0], A[min_idx]);
            sort(A.begin() + 1, A.end(), Cmp);
            compute_convex_hull();
            LL max_area = rotating_calipers();
            printf("%.2lf\n", max_area / 2.0);
        }
        return 0;
    }
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