Учитывая координаты нескольких точек на плоскости и радиус окружности, окружающей каждую точку, нарисуйте многоугольники, представляющие окружности и ребра, где встречаются окружности. Прямые края всегда будут падать вдоль линий пересечения окружность-круг , но могут не следовать всей длине этих линий.

Согласно предложению mbomb007 , представьте себе поведение двумерных мыльных пузырей. Это технически неправильно, потому что мыльные пузыри всегда встречаются под углом 120 °, чтобы минимизировать энергию, в то время как эти круги могут встречаться под любым углом.

Это диаграмма Вороного, за вычетом плоскости определенной области. Спасибо Андреас . Это на самом деле обобщение диаграммы Вороного, называемой степенной диаграммой .

Примеры

Например, учитывая две точки и два радиуса, результат может выглядеть следующим образом:

Добавьте другую точку и радиус, и результат может выглядеть следующим образом:

вход

Вы можете структурировать вход по своему усмотрению. Пожалуйста, опубликуйте результаты со следующими данными.

Тест 1

• х: 10, у: 10, р: 10
• х: 25, у: 12, р: 8

Тест 2

• х: 8, у: 10, р: 6
• х: 20, у: 8, р: 4
• х: 18, у: 20, р: 12

Выход

Вывод должен быть графическим и должен включать границы многоугольника, но больше ничего не требуется. Точки и пересечения не должны быть представлены, как в примерах.

Ограничения

• Никакая точка не будет существовать в радиусе другого круга.
• Стандартные правила Codegolf.
• Никакие ответы с лазейками не будут приняты, но не стесняйтесь веселиться с ним.

Python 2, 473 355 байт

L=input()
m=min
a,b,c,d=eval('m(%s-r for u,v,r in L),'*4%('u','v','-u','-v'))
e=(-c-a)/499.
H=lambda x,y:x*x+y*y
I=500
J=int(2-(d+b)/e)
print'P2',I,J,255
i=I*J
P=lambda(u,v,r):H(c+i%I*e+u,b+i/I*e-v)-r*r
while i:i-=1;p,k=m((P(k)/[1,k[2]][P(k)>0],k)for k in L);u,v,r=k;print int(255*m(1,[m([-p/r]+[(P(l)-p)/H(u-l[0],v-l[1])**.5for l in L-{k}]),p][p>0]/2/e))

Это читает набор кругов как (x,y,r)кортежи на стандартном вводе и выводит изображение в формате PGM на стандартный вывод. Он работает приблизительно, вычисляя функцию расстояния диаграммы для каждого пикселя, и затеняя каждый пиксель менее чем на один пиксель пропорционально его расстоянию.

{(10,10,10),(25,12,8)}

{(8,10,6),(20,8,4),(18,20,12)}

{(6, 63, 4), (16, 88, 9), (64, 94, 11), (97, 96, 3), (23, 32, 13), (54, 14, 7), (41, 81, 3), (7, 7, 4), (77, 18, 8), (98, 55, 4), (2, 56, 7), (62, 18, 5), (13, 74, 2), (33, 56, 12), (49, 48, 4), (6, 76, 2), (82, 70, 9), (21, 71, 2), (27, 5, 10), (3, 32, 6), (70, 62, 6), (74, 46, 4), (21, 60, 7), (18, 47, 7), (94, 2, 4), (39, 97, 7), (62, 63, 2), (87, 29, 8), (19, 17, 4), (61, 23, 2), (73, 1, 8), (40, 17, 13), (99, 41, 4), (81, 57, 7), (1, 68, 5), (38, 3, 4), (46, 36, 9), (4, 39, 2), (73, 77, 3), (93, 19, 10), (67, 42, 3), (96, 65, 2), (2, 16, 3), (28, 92, 3), (54, 58, 2), (39, 86, 5), (84, 82, 5), (79, 43, 4), (5, 47, 1), (34, 41, 8), (65, 5, 2), (9, 44, 3), (53, 3, 6), (1, 12, 1), (81, 95, 7), (74, 31, 2), (63, 61, 1), (35, 72, 1), (44, 71, 2), (57, 35, 5), (46, 65, 6), (57, 45, 4), (93, 94, 1), (99, 81, 13), (13, 58, 4), (68, 32, 6), (11, 2, 6), (52, 98, 7), (51, 25, 5), (84, 2, 2), (44, 92, 3), (23, 72, 2), (32, 99, 7), (13, 19, 3), (97, 29, 8), (58, 80, 3), (67, 82, 5), (59, 60, 3), (86, 87, 5), (29, 73, 2), (5, 93, 4), (42, 74, 1), (75, 85, 8), (91, 53, 5), (23, 82, 4), (19, 97, 8), (51, 88, 3), (67, 12, 6), (60, 53, 1), (66, 72, 2), (57, 64, 2), (66, 49, 2), (44, 0, 4), (11, 69, 1), (93, 60, 5), (56, 50, 3), (19, 68, 3), (64, 75, 3), (6, 17, 2), (82, 5, 2)}

Здесь функция расстояния была разделена на 32, чтобы сделать ее видимой:

{(7, 9, 7), (1, 3, 2), (4, 0, 4), (9, 2, 4), (0, 8, 5)}

C # ~ 2746

Это решение в C #. Вероятно, далеко от оптимального, но C # все равно не выиграет. Просто хотел доказать, что могу это сделать.

Ввод через командную строку путем указания значений, разделенных пробелом в следующем порядке: xyr. Выходные данные - это файл 'l.bmp' в каталоге выполнения.

Программа принимает любое количество кругов.

Тест 1: 10 10 10 25 12 8

Тест 2: 8 10 6 20 8 4 18 20 12

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Drawing;
using System.Drawing.Imaging;
using System.Linq;

class Program
{
    static void Main(params string[] args) => new Program().run(args);

    class Circle
    {
        public PointF P;
        public float R;
    }

    class Line
    {
        public PointF S;
        public PointF E;
        public Circle C1;
        public Circle C2;
        public Line(Circle c1, Circle c2, PointF s, PointF e)
        {
            S = s;
            E = e;
            C1 = c1;
            C2 = c2;
        }
    }


    List<Line> lines = new List<Line>();
    List<Circle> circles = new List<Circle>();

    void run(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < args.Length; i += 3)
            addcircle(args[i], args[i + 1], args[i + 2]);
        circles.Sort((c1, c2) => c1.P.X.CompareTo(c2.P.X));


        int mx = (int)circles.Max(c => c.P.X + c.R) + 1;
        int my = (int)circles.Max(c => c.P.Y + c.R) + 1;



        for (int i = 0; i < circles.Count; i++)
            for (int j = i + 1; j < circles.Count; j++)
            {
                var c1 = circles[i];
                var c2 = circles[j];

                var d = dist(c1.P, c2.P);
                var a = 1 / d * sqrt((-d + c1.R - c2.R) * (-d - c1.R + c2.R) * (-d + c1.R + c2.R) * (d + c1.R + c2.R));
                var x = (sqr(d) - sqr(c2.R) + sqr(c1.R)) / (2 * d);

                var ap = angle(c1.P, c2.P);
                var la = rotate(c1.P, new PointF(c1.P.X + x, c1.P.Y + a / 2), ap);
                var lb = rotate(c1.P, new PointF(c1.P.X + x, c1.P.Y - a / 2), ap);
                var l = new Line(c1, c2, la, lb);
                lines.Add(l);
            }
        foreach (Line l in lines)
            foreach (Line lo in lines)
            {
                if (l == lo) continue;
                var intersection = intersect(l, lo);

                if (intersection != null && online(intersection.Value, l) && online(intersection.Value, lo))
                {
                    foreach (Circle circle in circles)
                    {
                        if (l.C1 == circle || l.C2 == circle)
                            continue;
                        if (dist(intersection.Value, circle.P) >= circle.R)
                            continue;

                        if (dist(l.E, circle.P) < circle.R)
                            l.E = intersection.Value;

                        if (dist(l.S, circle.P) < circle.R)
                            l.S = intersection.Value;
                    }
                }
            }


        using (Bitmap bmp = new Bitmap(mx, my))
        {
            using (Graphics g = Graphics.FromImage(bmp))
            {
                g.Clear(Color.White);
                foreach (var c in circles)
                    draw(g, c);


                for (int i = 0; i < circles.Count; i++)
                {
                    var c1 = circles[i];
                    var p = new PointF(c1.P.X + c1.R, c1.P.Y);
                    for (int j = 0; j < circles.Count; j++)
                    {
                        if (i == j) continue;
                        var c2 = circles[j];
                        for (var f = 0f; f <= 360f; f += 0.1f)
                        {
                            var pl = rotate(c1.P, p, f);
                            if (dist(pl, c2.P) <= c2.R)
                            {
                                g.DrawRectangle(new Pen(Color.White), (int)pl.X, (int)pl.Y, 1, 1);
                            }

                        }
                    }
                }


                foreach (var l in lines)
                    draw(g, l);

            }
            bmp.Save("t.bmp");
        }
    }

    private float dist(PointF p1, PointF p2) => sqrt(sqr(p1.X - p2.X) + sqr(p1.Y - p2.Y));


    bool online(PointF p, Line l)
    {
        var lx = l.S.X < l.E.X ? l.S.X : l.E.X;
        var hx = l.S.X > l.E.X ? l.S.X : l.E.X;
        var ly = l.S.Y < l.E.Y ? l.S.Y : l.E.Y;
        var hy = l.S.Y > l.E.Y ? l.S.Y : l.E.Y;

        return p.X >= lx && p.X <= hx && p.Y >= ly && p.Y <= hy;
    }

    static PointF? intersect(Line l1, Line l2)
    {
        //Line1
        float A1 = l1.E.Y - l1.S.Y;
        float B1 = l1.S.X - l1.E.X;
        float C1 = A1 * l1.S.X + B1 * l1.S.Y;

        //Line2
        float A2 = l2.E.Y - l2.S.Y;
        float B2 = l2.S.X - l2.E.X;
        float C2 = A2 * l2.S.X + B2 * l2.S.Y;

        float det = A1 * B2 - A2 * B1;
        if (det == 0)
        {
            return null; //parallel lines
        }
        float x = (B2 * C1 - B1 * C2) / det;
        float y = (A1 * C2 - A2 * C1) / det;
        return new PointF(x, y);
    }

    void addcircle(string x, string y, string r)
    {
        var SCALE = 20f;
        Circle c1 = new Circle
        {
            P = new PointF(float.Parse(x) * SCALE, float.Parse(y) * SCALE),
            R = float.Parse(r) * SCALE
        };
        circles.Add(c1);
    }

    void draw(Graphics g, Line l) => g.DrawLine(new Pen(Color.Red), l.S.X, l.S.Y, l.E.X, l.E.Y);

    PointF rotate(PointF o, PointF p, float angle)
    {
        var sa = (float)Math.Sin(angle);
        var ca = (float)Math.Cos(angle);
        var dx = p.X - o.X;
        var dy = p.Y - o.Y;

        return new PointF((ca * dx - sa * dy + o.X), (sa * dx + ca * dy + o.Y));
    }

    float angle(PointF p1, PointF p2)
    {
        var dx = p2.X - p1.X;
        if (dx == 0)
            return 0f;
        return (float)Math.Atan((p2.Y - p1.Y) / dx);
    }


    void draw(Graphics g, Circle c)
    {
        g.DrawEllipse(new Pen(Color.Blue),
                      c.P.X - c.R,
                      c.P.Y - c.R,
                      c.R * 2,
                      c.R * 2);
    }

    float sqr(float d) => d * d;
    float sqrt(float d) => (float)Math.Sqrt(d);
}

Вся математика, участвующая здесь, основана на этом . Координаты линий было легко получить с помощью формул по ссылке. Однако их нужно было поворачивать на угол между двумя задействованными центрами криклов.

Чтобы уменьшить длину линий, я рассчитал их пересечения. Затем для этого пересечения я проверил, достигает ли конец текущей строки окружности, которая не является «родителем линии», а также содержит само пересечение. Если это так, то конец линии был уменьшен до места пересечения.

Круги было просто нарисовать, «ненужные» детали было трудно удалить, поэтому я придумал «резиновый» раствор, который удаляет ненужный материал, окрашивая его в белый цвет. Вид грубого принуждения. Это делается путем обхода края каждого круга и проверки, находится ли этот пиксель в пределах диапазона другого круга.

Первоначально я хотел использовать свой собственный метод рисования кругов, который рисует только круг с указанными углами, но это не получилось хорошо и потребовал еще больше строк кода.

Действительно трудно объяснить это, если вы не заметили ... Английский не моя мать, поэтому я прошу прощения за это.

Golfed

using System;using System.Collections.Generic;using System.Drawing;using System.Drawing.Imaging;using System.Linq;class P{static void Main(params string[]args)=>new P().R(args);class C{public PointF P;public float R;}class L{public PointF S;public PointF E;public C C1;public C C2;public L(C c1,C c2,PointF s,PointF e){S=s;E=e;C1=c1;C2=c2;}}List<L>_=new List<L>();List<C>c=new List<C>();void R(string[]args){for(int i=0;i<args.Length;i+=3)A(args[i],args[i+1],args[i+2]);c.Sort((c1,c2)=>c1.P.X.CompareTo(c2.P.X));int B=(int)c.Max(c=>c.P.X+c.R)+1;int e=(int)c.Max(c=>c.P.Y+c.R)+1;for(int i=0;i++<c.Count;)for(int j=i+1;j++<c.Count;){var f=c[i];var q=c[j];var d=D(f.P,q.P);var a=1/d*S((-d+f.R-q.R)*(-d-f.R+q.R)*(-d+f.R+q.R)*(d+f.R+q.R));var x=(F(d)-F(q.R)+F(f.R))/(2*d);var h=angle(f.P,q.P);var k=R(f.P,new PointF(f.P.X+x,f.P.Y+a/2),h);var m=R(f.P,new PointF(f.P.X+x,f.P.Y-a/2),h);var l=new L(f,q,k,m);_.Add(l);}foreach(L l in _)foreach(L o in _){if(l==o)continue;var n=I(l,o);if(n !=null && O(n.Value,l)&& O(n.Value,o)){foreach(C p in c){if(l.C1==p || l.C2==p)continue;if(D(n.Value,p.P)>=p.R)continue;if(D(l.E,p.P)<p.R)l.E=n.Value;if(D(l.S,p.P)<p.R)l.S=n.Value;}}}Bitmap r=new Bitmap(B,e);Graphics g=Graphics.FromImage(r);g.Clear(Color.White);foreach(var _ in c)D(g,_);for(int i=0;i++<c.Count;){var Q=c[i];var P=new PointF(Q.P.X+Q.R,Q.P.Y);for(int j=0;j++<c.Count;){if(i==j)continue;var G=c[j];for(var f=0f;f<=360f;f+=0.1f){var H=R(Q.P,P,f);if(D(H,G.P)<=G.R){g.DrawRectangle(new Pen(Color.White),(int)H.X,(int)H.Y,1,1);}}}}foreach(var l in _)D(g,l);r.Save("t.bmp");}float D(PointF p1,PointF p2)=>S(F(p1.X-p2.X)+F(p1.Y-p2.Y));bool O(PointF p,L l){var lx=l.S.X<l.E.X ? l.S.X : l.E.X;var hx=l.S.X>l.E.X ? l.S.X : l.E.X;var ly=l.S.Y<l.E.Y ? l.S.Y : l.E.Y;var hy=l.S.Y>l.E.Y ? l.S.Y : l.E.Y;return p.X>=lx && p.X<=hx && p.Y>=ly && p.Y<=hy;}static PointF? I(L l1,L l2){float a=l1.E.Y-l1.S.Y;float b=l1.S.X-l1.E.X;float d=a*l1.S.X+b*l1.S.Y;float e=l2.E.Y-l2.S.Y;float f=l2.S.X-l2.E.X;float g=e*l2.S.X+f*l2.S.Y;float h=a*f-e*b;if(h==0)return null;float x=(f*d-b*g)/h;float y=(a*g-e*d)/h;return new PointF(x,y);}void A(string x,string y,string r){var F=20f;C _=new C{P=new PointF(float.Parse(x)*F,float.Parse(y)*F),R=float.Parse(r)*F };c.Add(_);}void D(Graphics g,L l)=>g.DrawLine(new Pen(Color.Red),l.S.X,l.S.Y,l.E.X,l.E.Y);PointF R(PointF o,PointF p,float angle){var a=(float)Math.Sin(angle);var n=(float)Math.Cos(angle);var b=p.X-o.X;var x=p.Y-o.Y;return new PointF((n*b-a*x+o.X),(a*b+n*x+o.Y));}float angle(PointF p1,PointF p2){var a=p2.X-p1.X;if(a==0)return 0f;return(float)Math.Atan((p2.Y-p1.Y)/a);}void D(Graphics g,C c){g.DrawEllipse(new Pen(Color.Blue),c.P.X-c.R,c.P.Y-c.R,c.R*2,c.R*2);}float F(float d)=>d*d;float S(float d)=>(float)Math.Sqrt(d);}

Более сложные примеры (верхний круг попадает в отрицательные значения y)