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「LeetCode算法精讲」从集合取3个点,组成最大三角形(Python)

bigegpt 2024-08-04 11:33 3 浏览

题目内容

给定包含多个点的集合,从其中取三个点组成三角形,返回能组成的最大三角形的面积。

示例:

 输入: points = [[0,0],[0,1],[1,0],[0,2],[2,0]]
 输出: 2
 解释: 
 这五个点如下图所示。组成的橙色三角形是最大的,面积为2。

注意:

  • 3 <= points.length <= 50.
  • 不存在重复的点。
  • -50 <= pointsi <= 50.
  • 结果误差值在 10^-6 以内都认为是正确答案。

来源:力扣(LeetCode)

链接:https://leetcode-cn.com/problems/largest-triangle-area

解法效率

LeetCode的Python执行用时随缘,只要时间复杂度没有明显差异,执行用时一般都在同一个量级,仅作参考意义。

解法一(海伦公式求面积)

根据题意,我们最先想到的就是遍历所有可能的三个点的组合,找出能够组成的最大三角形面积。

在具体的实现中,我们使用海伦公式求三角形面积。实现如下:

 def largestTriangleArea(self, points: List[List[int]]) -> float:
     def distance(pp1, pp2):
         return pow(pow(pp1[0] - pp2[0], 2) + pow(pp1[1] - pp2[1], 2), 0.5)
 ?
     ans = 0
     for i1 in range(len(points)):
         p1 = points[i1]
         for i2 in range(i1 + 1, len(points)):
             p2 = points[i2]
             for i3 in range(i2 + 1, len(points)):
                 p3 = points[i3]
                 a = distance(p1, p2)
                 b = distance(p1, p3)
                 c = distance(p2, p3)
                 p = (a + b + c) / 2
                 t = p * (p - a) * (p - b) * (p - c)
                 if t > 0:
                     s = pow(p * (p - a) * (p - b) * (p - c), 0.5)  # 海伦公式求面积
                     ans = max(ans, s)
     return round(ans, 2)

解法二(顶点坐标求面积)

【思路】

我们发现海伦公式在求解三角形面积时,需要先计算三边长,再由三边长计算三角形面积,在计算过程中,需要3次开方运算,效率较低。

因为我们已知三角形的顶点坐标,所以我们可以直接使用如下公式。

已知三角形的三个顶点坐标A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3),则三角形面积为:

S=abs(x1*(y2-y3) + x2*(y3-y1) + x3*(y1-y2))/2

实现如下:

 def largestTriangleArea(self, points: List[List[int]]) -> float:
     ans = 0
     for i1 in range(len(points)):
         [x1, y1] = points[i1]
         for i2 in range(i1 + 1, len(points)):
             [x2, y2] = points[i2]
             for i3 in range(i2 + 1, len(points)):
                 [x3, y3] = points[i3]
                 s = abs((x1 * (y2 - y3) + x2 * (y3 - y1) + x3 * (y1 - y2))) / 2
                 ans = max(ans, s)
     return ans

解法三(使用组合)

我们使用itertools中的组合函数,让我们的代码更优雅。

 def largestTriangleArea(self, points: List[List[int]]) -> float:
     return max(abs((x1 * (y2 - y3) + x2 * (y3 - y1) + x3 * (y1 - y2)))
                for (x1, y1), (x2, y2), (x3, y3) in itertools.combinations(points, 3)) / 2

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