什么是找到重叠矩形区域的有效算法

时间:2008-10-28 19:10:45

标签: algorithm optimization geometry performance

我的情况

  • 输入:一组矩形
  • 每个矩形由4个双打组成:(x0,y0,x1,y1)
  • 它们不会以任何角度“旋转”,它们都是相对于屏幕“上/下”和“左/右”的“正常”矩形
  • 它们随机放置 - 它们可能在边缘接触,重叠或没有任何接触
  • 我将有几百个矩形
  • 这是在C#
  • 中实现的

我需要找到

  • 由它们重叠形成的区域 - 画布中多个矩形“覆盖”的所有区域(例如,有两个矩形,它将是交叉点)
  • 我不需要重叠的几何形状 - 只需要区域(例如:4平方英寸)
  • 重叠不应多次计算 - 例如,想象3个具有相同大小和位置的rects - 它们是相互重叠的 - 这个区域应该被计算一次(不是三次)

实施例

  • 下图包含三角形:A,B,C
  • A和B重叠(如虚线所示)
  • B和C重叠(如虚线所示)
  • 我要找的是显示破折号的区域

-

AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAA
AAAAAAAAAAAAAAAA--------------BBB
AAAAAAAAAAAAAAAA--------------BBB
AAAAAAAAAAAAAAAA--------------BBB
AAAAAAAAAAAAAAAA--------------BBB
                BBBBBBBBBBBBBBBBB
                BBBBBBBBBBBBBBBBB
                BBBBBBBBBBBBBBBBB
                BBBBBB-----------CCCCCCCC
                BBBBBB-----------CCCCCCCC
                BBBBBB-----------CCCCCCCC
                      CCCCCCCCCCCCCCCCCCC
                      CCCCCCCCCCCCCCCCCCC
                      CCCCCCCCCCCCCCCCCCC
                      CCCCCCCCCCCCCCCCCCC

16 个答案:

答案 0 :(得分:52)

计算此区域的有效方法是使用扫描算法。让我们假设我们通过矩形U:

的并集扫描垂直线L(x)
  • 首先,您需要构建一个事件队列Q,在这种情况下,它是矩形的所有x坐标(左和右)的有序列表。
  • 在扫描期间,你应该保持一维数据结构,它应该给你L(x)和U的交叉点的总长度。重要的是这个长度在两个连续的事件q和q'之间是恒定的。 Q.因此,如果l(q)表示与U相交的L(q +)的总长度(即刚好在q的右侧的L),则在事件q和q'之间由L扫过的区域恰好是l(q)* (q' - q)。
  • 你只需总结所有这些扫掠区域即可获得总数。

我们仍然要解决一维问题。你想要一个1D结构,它动态地计算(垂直)段的并集。通过动态,我的意思是你有时会添加一个新的段,有时会删除一个。

我已经详细解释了这个问题collapsing ranges question如何以静态方式(实际上是一维扫描)。因此,如果您想要一些简单的东西,您可以直接应用它(通过为每个事件重新计算联合)。如果你想要更高效的东西,你只需要稍微调整一下:

  • 假设您知道段的并集S 1 ... S n 由脱离段D 1 ... D <组成子>ķ。添加S n + 1 非常简单,只需在D 1 的末尾找到S n + 1 的两端即可。 .D <子>ķ
  • 假设您知道段的并集S 1 ... S n 由脱离段D 1 ... D <组成sub> k ,删除段S i (假设S i 包含在D j 中)意味着重新计算段的并集D j 由S i 组成(使用静态算法)。

这是您的动态算法。假设您将使用带有日志时间位置查询的排序集来表示D 1 ... D k ,这可能是您可以获得的最有效的非专业方法

答案 1 :(得分:13)

一种方法是将其绘制到画布上!使用半透明颜色绘制每个矩形。 .NET运行时将使用优化的本机代码进行绘制 - 甚至使用硬件加速器。

然后,您必须回读像素。每个像素是背景颜色,矩形颜色还是其他颜色?它可以是另一种颜色的唯一方法是两个或多个矩形重叠......

如果这是一个太多的欺骗,我建议另一个回答者做的四叉树,或r-tree

答案 2 :(得分:10)

这是我在TopCoder SRM 160 Div 2中使用的一些快速而脏的代码。

t =顶部
b = botttom
l =左
r =右

public class Rect
{
    public int t, b, l, r;

    public Rect(int _l, int _b, int _r, int _t)
    {
        t = _t;
        b = _b;
        l = _l;
        r = _r;
    }   

    public bool Intersects(Rect R)
    {
        return !(l > R.r || R.l > r || R.b > t || b > R.t);
    }

    public Rect Intersection(Rect R)
    {
        if(!this.Intersects(R))
            return new Rect(0,0,0,0);
        int [] horiz = {l, r, R.l, R.r};
        Array.Sort(horiz);
        int [] vert = {b, t, R.b, R.t};
        Array.Sort(vert);

        return new Rect(horiz[1], vert[1], horiz[2], vert[2]);
    } 

    public int Area()
    {
        return (t - b)*(r-l);
    }

    public override string ToString()
    {
        return l + " " + b + " " + r + " " + t;
    }
}

答案 3 :(得分:9)

最简单的解决方案

import numpy as np

A = np.zeros((100, 100))
B = np.zeros((100, 100))

A[rect1.top : rect1.bottom,  rect1.left : rect1.right] = 1
B[rect2.top : rect2.bottom,  rect2.left : rect2.right] = 1

area_of_union     = np.sum((A + B) > 0)
area_of_intersect = np.sum((A + B) > 1)

在这个例子中,我们创建了两个与画布大小相同的零矩阵。对于每个矩形,使用矩形占据空间的矩阵填充其中一个矩阵。然后总结矩阵。现在sum(A+B > 0)是联合的区域,sum(A+B > 1)是重叠的区域。这个例子可以很容易地推广到多个矩形。

答案 4 :(得分:6)

这是我脑海里听起来像它可能有用的东西:

  1. 创建一个包含双键的字典,以及一个矩形+布尔值列表,如下所示:

    词典&LT; Double,List&lt; KeyValuePair&LT;矩形,布尔&gt;&gt;&gt;矩形;

  2. 对于集合中的每个矩形,找到x0和x1值的相应列表,并将矩形添加到该列表中,对于x0,布尔值为true,对于x1,布尔值为false。这样,您现在可以获得每个矩形输入(true)或离开(false)x方向的所有x坐标的完整列表

  3. 从该字典中获取所有键(所有不同的x坐标),对它们进行排序,然后按顺序循环遍历它们,确保您可以同时获取当前x值,并将下一个值作为好吧(你需要他们两个)。这为您提供了单独的矩形条

  4. 维护一组当前正在查看的矩形,该矩形从空开始。对于在第3点迭代的每个x值,如果矩形注册了真值,则将其添加到集合中,否则将其删除。
  5. 对于条带,按y坐标
  6. 对矩形进行排序
  7. 遍历条带中的矩形,计算重叠距离(我还不清楚如何有效地执行此操作)
  8. 计算条带的宽度乘以重叠距离的高度以获得区域
  9. 例如,5个矩形,相互重叠,从a到e:

    aaaaaaaaaaaaaaaa          bbbbbbbbbbbbbbbbb
    aaaaaaaaaaaaaaaa          bbbbbbbbbbbbbbbbb
    aaaaaaaaaaaaaaaa          bbbbbbbbbbbbbbbbb
    aaaaaaaaaaaaaaaa          bbbbbbbbbbbbbbbbb
    aaaaaaaadddddddddddddddddddddddddddddbbbbbb
    aaaaaaaadddddddddddddddddddddddddddddbbbbbb
            ddddddddddddddddddddddddddddd
            ddddddddddddddddddddddddddddd
            ddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
            ddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
            ddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
    ccccccccddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
    ccccccccddddddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
    cccccccccccc          eeeeeeeeeeeeeeeeee
    cccccccccccc          eeeeeeeeeeeeeeeeee
    cccccccccccc
    cccccccccccc
    

    以下是x坐标列表:

    v       v  v   v      v   v         v  v  v   
    |aaaaaaa|aa|aaaa      |   bbbbbbbbbb|bb|bbb
    |aaaaaaa|aa|aaaa      |   bbbbbbbbbb|bb|bbb
    |aaaaaaa|aa|aaaa      |   bbbbbbbbbb|bb|bbb
    |aaaaaaa|aa|aaaa      |   bbbbbbbbbb|bb|bbb
    |aaaaaaaddd|dddddddddd|ddddddddddddddbb|bbb
    |aaaaaaaddd|dddddddddd|ddddddddddddddbb|bbb
    |       ddd|dddddddddd|dddddddddddddd  |
    |       ddd|dddddddddd|dddddddddddddd  |
    |       ddd|ddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
    |       ddd|ddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
    |       ddd|ddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
    ccccccccddd|ddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
    ccccccccddd|ddddddddddeeeeeeeeeeeeeeeeee
    cccccccccccc          eeeeeeeeeeeeeeeeee
    cccccccccccc          eeeeeeeeeeeeeeeeee
    cccccccccccc
    cccccccccccc
    

    列表将是(其中每个v简单地给出一个从0开始向上的坐标):

    0: +a, +c
    1: +d
    2: -c
    3: -a
    4: +e
    5: +b
    6: -d
    7: -e
    8: -b
    

    因此每个条带(从上到下排列的矩形):

    0-1: a, c
    1-2: a, d, c
    2-3: a, d
    3-4: d
    4-5: d, e
    5-6: b, d, e
    6-7: b, e
    7-8: b
    

    对于每个条带,重叠将是:

    0-1: none
    1-2: a/d, d/c
    2-3: a/d
    3-4: none
    4-5: d/e
    5-6: b/d, d/e
    6-7: none
    7-8: none
    

    我认为用于上下检查的sort + enter / leave算法的变体也是可行的:

    1. 对我们当前在条带中分析的矩形进行排序,从上到下,对于具有相同顶部坐标的矩形,也按底部坐标对它们进行排序
    2. 遍历y坐标,当您输入矩形时,将其添加到集合中,当您离开矩形时,将其从集合中删除
    3. 每当集合有多个矩形时,就会有重叠(如果你确定添加/删除所有当前正在查看的具有相同顶部/底部坐标的矩形,那么多个重叠的矩形就不会成为问题
    4. 对于上面的1-2条,你会像这样迭代:

      0. empty set, zero sum
      1. enter a, add a to set (1 rectangle in set)
      2. enter d, add d to set (>1 rectangles in set = overlap, store this y-coordinate)
      3. leave a, remove a from set (now back from >1 rectangles in set, add to sum: y - stored_y
      4. enter c, add c to set (>1 rectangles in set = overlap, store this y-coordinate)
      5. leave d, remove d from set (now back from >1 rectangles in set, add to sum: y - stored_y)
      6. multiply sum with width of strip to get overlapping areas
      

      你实际上不需要在这里维持一个实际的集合,只需要你在里面的矩形的数量,每当从1变为2,存储y,并且每当从2变为1时,计算当前y - 存储y,并总结这个差异。

      希望这是可以理解的,正如我所说,这是我的头脑,没有以任何方式进行测试。

答案 5 :(得分:3)

使用示例:

   1   2   3   4   5   6

1  +---+---+
   |       |   
2  +   A   +---+---+
   |       | B     |
3  +       +   +---+---+
   |       |   |   |   |
4  +---+---+---+---+   +
               |       |
5              +   C   +
               |       |
6              +---+---+

1)将所有x坐标(左右)收集到一个列表中,然后对其进行排序并删除重复项

1 3 4 5 6

2)将所有y坐标(顶部和底部)收集到一个列表中,然后对其进行排序并删除重复项

1 2 3 4 6

3)通过唯一x坐标之间的间隙数创建一个二维数组*唯一y坐标之间的间隙数。

4 * 4

4)将所有矩形绘制到此网格中,增加其出现的每个单元格的数量:

   1   3   4   5   6

1  +---+
   | 1 | 0   0   0
2  +---+---+---+
   | 1 | 1 | 1 | 0
3  +---+---+---+---+
   | 1 | 1 | 2 | 1 |
4  +---+---+---+---+
     0   0 | 1 | 1 |
6          +---+---+

5)网格中具有大于1的计数的区域的总和是重叠区域。为了在稀疏用例中获得更高的效率,每次将单元格从1移动到2时,实际上可以在绘制矩形时保持区域的总计。


在问题中,矩形被描述为四个双打。双打通常包含舍入误差,并且错误可能会蔓延到您计算的重叠区域。如果合法坐标位于有限点,请考虑使用整数表示。


如果分辨率可以接受,PS在我的其他答案中使用硬件加速器并不是一个破旧的想法。与上面概述的方法相比,它的代码很容易实现。课程的马。

答案 6 :(得分:3)

这是我为区域扫描算法编写的代码:

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;


class Rectangle {
public:
    int x[2], y[2];

    Rectangle(int x1, int y1, int x2, int y2) {
        x[0] = x1;
        y[0] = y1;
        x[1] = x2;
        y[1] = y2; 
    };
    void print(void) {
        cout << "Rect: " << x[0] << " " << y[0] << " " << x[1] << " " << y[1] << " " <<endl;
    };
};

// return the iterator of rec in list
vector<Rectangle *>::iterator bin_search(vector<Rectangle *> &list, int begin, int end, Rectangle *rec) {
    cout << begin << " " <<end <<endl;
    int mid = (begin+end)/2;
    if (list[mid]->y[0] == rec->y[0]) {
        if (list[mid]->y[1] == rec->y[1])
            return list.begin() + mid;
        else if (list[mid]->y[1] < rec->y[1]) {
            if (mid == end)
                return list.begin() + mid+1;
            return bin_search(list,mid+1,mid,rec);
        }
        else {
            if (mid == begin)
                return list.begin()+mid;
            return bin_search(list,begin,mid-1,rec);
        }
    }
    else if (list[mid]->y[0] < rec->y[0]) {
        if (mid == end) {
            return list.begin() + mid+1;
        }
        return bin_search(list, mid+1, end, rec);
    }
    else {
        if (mid == begin) {
            return list.begin() + mid;
        }
        return bin_search(list, begin, mid-1, rec);
    }
}

// add rect to rects
void add_rec(Rectangle *rect, vector<Rectangle *> &rects) {
    if (rects.size() == 0) {
        rects.push_back(rect);
    }
    else {
        vector<Rectangle *>::iterator it = bin_search(rects, 0, rects.size()-1, rect);
        rects.insert(it, rect);
    }
}

// remove rec from rets
void remove_rec(Rectangle *rect, vector<Rectangle *> &rects) {
    vector<Rectangle *>::iterator it = bin_search(rects, 0, rects.size()-1, rect);
    rects.erase(it);
}

// calculate the total vertical length covered by rectangles in the active set
int vert_dist(vector<Rectangle *> as) {
    int n = as.size();

    int totallength = 0;
    int start, end;

    int i = 0;
    while (i < n) {
        start = as[i]->y[0];
        end = as[i]->y[1];
        while (i < n && as[i]->y[0] <= end) {
            if (as[i]->y[1] > end) {
                end = as[i]->y[1];
            }
            i++;
        }
        totallength += end-start;
    }
    return totallength;
}

bool mycomp1(Rectangle* a, Rectangle* b) {
    return (a->x[0] < b->x[0]);
}

bool mycomp2(Rectangle* a, Rectangle* b) {
    return (a->x[1] < b->x[1]);
}

int findarea(vector<Rectangle *> rects) {
    vector<Rectangle *> start = rects;
    vector<Rectangle *> end = rects;
    sort(start.begin(), start.end(), mycomp1);
    sort(end.begin(), end.end(), mycomp2);

    // active set
    vector<Rectangle *> as;

    int n = rects.size();

    int totalarea = 0;
    int current = start[0]->x[0];
    int next;
    int i = 0, j = 0;
    // big loop
    while (j < n) {
        cout << "loop---------------"<<endl;
        // add all recs that start at current
        while (i < n && start[i]->x[0] == current) {
            cout << "add" <<endl;
            // add start[i] to AS
            add_rec(start[i], as);
            cout << "after" <<endl;
            i++;
        }
        // remove all recs that end at current
        while (j < n && end[j]->x[1] == current) {
            cout << "remove" <<endl;
            // remove end[j] from AS
            remove_rec(end[j], as);
            cout << "after" <<endl;
            j++;
        }

        // find next event x
        if (i < n && j < n) {
            if (start[i]->x[0] <= end[j]->x[1]) {
                next = start[i]->x[0];
            }
            else {
                next = end[j]->x[1];
            }
        }
        else if (j < n) {
            next = end[j]->x[1];
        }

        // distance to next event
        int horiz = next - current;
        cout << "horiz: " << horiz <<endl;

        // figure out vertical dist
        int vert = vert_dist(as);
        cout << "vert: " << vert <<endl;

        totalarea += vert * horiz;

        current = next;
    }
    return totalarea;
}

int main() {
    vector<Rectangle *> rects;
    rects.push_back(new Rectangle(0,0,1,1));

    rects.push_back(new Rectangle(1,0,2,3));

    rects.push_back(new Rectangle(0,0,3,3));

    rects.push_back(new Rectangle(1,0,5,1));

    cout << findarea(rects) <<endl;
}

答案 7 :(得分:2)

如果将每个矩形拆分为较小的矩形,则可以相当简化此问题。收集所有矩形的所有X和Y坐标,这些将成为您的分割点 - 如果矩形穿过该线,则将其分成两部分。当你完成后,你有一个重叠0%或100%的矩形列表,如果你对它们进行排序,它应该很容易找到相同的矩形。

答案 8 :(得分:2)

在链接http://codercareer.blogspot.com/2011/12/no-27-area-of-rectangles.html列出了一个解决方案,用于查找多个矩形的总面积,使得重叠区域仅计数一次。

上述解决方案可以扩展到仅计算重叠区域(即使重叠区域被多个矩形覆盖也只有一次),每对连续垂直扫描线具有水平扫描线。

如果目标只是找出所有矩形所覆盖的总面积,则不需要水平扫描线,只需将两条垂直扫描线之间的所有矩形合并即可得到该区域。

另一方面,如果您只想计算重叠区域,则需要水平扫描线来找出垂直(y1,y2)扫描线之间有多少个矩形重叠。

以下是我用Java实现的解决方案的工作代码。

import java.io.*;
import java.util.*;

class Solution {

static class Rectangle{
         int x;
         int y;
         int dx;
         int dy;

         Rectangle(int x, int y, int dx, int dy){
           this.x = x;
           this.y = y;
           this.dx = dx;
           this.dy = dy;
         }

         Range getBottomLeft(){
            return new Range(x, y);
         }

         Range getTopRight(){
            return new Range(x + dx, y + dy);
         }

         @Override
         public int hashCode(){
            return (x+y+dx+dy)/4;
         }

         @Override
         public boolean equals(Object other){
            Rectangle o = (Rectangle) other;
            return o.x == this.x && o.y == this.y && o.dx == this.dx && o.dy == this.dy;
         }

        @Override
        public String toString(){
            return String.format("X = %d, Y = %d, dx : %d, dy : %d", x, y, dx, dy);
        }
     }     

     static class RW{
         Rectangle r;
         boolean start;

         RW (Rectangle r, boolean start){
           this.r = r;
           this.start = start;
         }

         @Override
         public int hashCode(){
             return r.hashCode() + (start ? 1 : 0);
         }

         @Override
         public boolean equals(Object other){
              RW o = (RW)other;
             return o.start == this.start && o.r.equals(this.r);
         }

        @Override
        public String toString(){
            return "Rectangle : " + r.toString() + ", start = " + this.start;
        }
     }

     static class Range{
         int l;
         int u;   

       public Range(int l, int u){
         this.l = l;
         this.u = u;
       }

         @Override
         public int hashCode(){
            return (l+u)/2;
         }

         @Override
         public boolean equals(Object other){
            Range o = (Range) other;
            return o.l == this.l && o.u == this.u;
         }

        @Override
        public String toString(){
            return String.format("L = %d, U = %d", l, u);
        }
     }

     static class XComp implements Comparator<RW>{
             @Override
             public int compare(RW rw1, RW rw2){
                 //TODO : revisit these values.
                 Integer x1 = -1;
                 Integer x2 = -1;

                 if(rw1.start){
                     x1 = rw1.r.x;
                 }else{
                     x1 = rw1.r.x + rw1.r.dx;
                 }   

                 if(rw2.start){
                     x2 = rw2.r.x;
                 }else{
                     x2 = rw2.r.x + rw2.r.dx;
                 }

                 return x1.compareTo(x2);
             }
     }

     static class YComp implements Comparator<RW>{
             @Override
             public int compare(RW rw1, RW rw2){
                 //TODO : revisit these values.
                 Integer y1 = -1;
                 Integer y2 = -1;

                 if(rw1.start){
                     y1 = rw1.r.y;
                 }else{
                     y1 = rw1.r.y + rw1.r.dy;
                 }   

                 if(rw2.start){
                     y2 = rw2.r.y;
                 }else{
                     y2 = rw2.r.y + rw2.r.dy;
                 }

                 return y1.compareTo(y2);
             }
     }

     public static void main(String []args){
         Rectangle [] rects = new Rectangle[4];

         rects[0] = new Rectangle(10, 10, 10, 10);
         rects[1] = new Rectangle(15, 10, 10, 10);
         rects[2] = new Rectangle(20, 10, 10, 10);
         rects[3] = new Rectangle(25, 10, 10, 10);

         int totalArea = getArea(rects, false);
         System.out.println("Total Area : " + totalArea);

         int overlapArea = getArea(rects, true);              
         System.out.println("Overlap Area : " + overlapArea);
     }


     static int getArea(Rectangle []rects, boolean overlapOrTotal){
         printArr(rects);

         // step 1: create two wrappers for every rectangle
         RW []rws = getWrappers(rects);       

         printArr(rws);        

         // steps 2 : sort rectangles by their x-coordinates
         Arrays.sort(rws, new XComp());   

         printArr(rws);        

         // step 3 : group the rectangles in every range.
         Map<Range, List<Rectangle>> rangeGroups = groupRects(rws, true);

         for(Range xrange : rangeGroups.keySet()){
             List<Rectangle> xRangeRects = rangeGroups.get(xrange);
             System.out.println("Range : " + xrange);
             System.out.println("Rectangles : ");
             for(Rectangle rectx : xRangeRects){
                System.out.println("\t" + rectx);               
             }
         }   

         // step 4 : iterate through each of the pairs and their rectangles

         int sum = 0;
         for(Range range : rangeGroups.keySet()){
             List<Rectangle> rangeRects = rangeGroups.get(range);
             sum += getOverlapOrTotalArea(rangeRects, range, overlapOrTotal);
         }
         return sum;         
     }    

     static Map<Range, List<Rectangle>> groupRects(RW []rws, boolean isX){
         //group the rws with either x or y coordinates.

         Map<Range, List<Rectangle>> rangeGroups = new HashMap<Range, List<Rectangle>>();

         List<Rectangle> rangeRects = new ArrayList<Rectangle>();            

         int i=0;
         int prev = Integer.MAX_VALUE;

         while(i < rws.length){
             int curr = isX ? (rws[i].start ? rws[i].r.x : rws[i].r.x + rws[i].r.dx): (rws[i].start ? rws[i].r.y : rws[i].r.y + rws[i].r.dy);

             if(prev < curr){
                Range nRange = new Range(prev, curr);
                rangeGroups.put(nRange, rangeRects);
                rangeRects = new ArrayList<Rectangle>(rangeRects);
             }
             prev = curr;

             if(rws[i].start){
               rangeRects.add(rws[i].r);
             }else{
               rangeRects.remove(rws[i].r);
             }

           i++;
         }
       return rangeGroups;
     }

     static int getOverlapOrTotalArea(List<Rectangle> rangeRects, Range range, boolean isOverlap){
         //create horizontal sweep lines similar to vertical ones created above

         // Step 1 : create wrappers again
         RW []rws = getWrappers(rangeRects);

         // steps 2 : sort rectangles by their y-coordinates
         Arrays.sort(rws, new YComp());

         // step 3 : group the rectangles in every range.
         Map<Range, List<Rectangle>> yRangeGroups = groupRects(rws, false);

         //step 4 : for every range if there are more than one rectangles then computer their area only once.

         int sum = 0;
         for(Range yRange : yRangeGroups.keySet()){
             List<Rectangle> yRangeRects = yRangeGroups.get(yRange);

             if(isOverlap){
                 if(yRangeRects.size() > 1){
                     sum += getArea(range, yRange);
                 }
             }else{
                 if(yRangeRects.size() > 0){
                     sum += getArea(range, yRange);
                 }
             }
         }         
         return sum;
     } 

    static int getArea(Range r1, Range r2){
      return (r2.u-r2.l)*(r1.u-r1.l);      
    }

    static RW[] getWrappers(Rectangle []rects){
         RW[] wrappers = new RW[rects.length * 2];

         for(int i=0,j=0;i<rects.length;i++, j+=2){
             wrappers[j] = new RW(rects[i], true); 
             wrappers[j+1] = new RW(rects[i], false); 
         }
         return wrappers;
     }

    static RW[] getWrappers(List<Rectangle> rects){
         RW[] wrappers = new RW[rects.size() * 2];

         for(int i=0,j=0;i<rects.size();i++, j+=2){
             wrappers[j] = new RW(rects.get(i), true); 
             wrappers[j+1] = new RW(rects.get(i), false); 
         }
         return wrappers;
     }

  static void printArr(Object []a){
    for(int i=0; i < a.length;i++){
      System.out.println(a[i]);
    }
    System.out.println();
  }     

答案 9 :(得分:0)

您可以在x和y轴上找到重叠并将它们相乘。

int LineOverlap(int line1a, line1b, line2a, line2b) 
{
  // assume line1a <= line1b and line2a <= line2b
  if (line1a < line2a) 
  {
    if (line1b > line2b)
      return line2b-line2a;
    else if (line1b > line2a)
      return line1b-line2a;
    else 
      return 0;
  }
  else if (line2a < line1b)
    return line2b-line1a;
  else 
    return 0;
}


int RectangleOverlap(Rect rectA, rectB) 
{
  return LineOverlap(rectA.x1, rectA.x2, rectB.x1, rectB.x2) *
    LineOverlap(rectA.y1, rectA.y2, rectB.y1, rectB.y2);
}

答案 10 :(得分:0)

如果您的矩形将是稀疏的(大多数不相交),那么可能值得看看递归维度聚类。否则,四叉树似乎是要走的路(正如其他海报所提到的那样。

这是计算机游戏中碰撞检测的常见问题,因此不缺资源提示解决方法。

Here是一篇很好的博客文章,总结了RCD。

Here是Dr.Dobbs的一篇文章,总结了各种碰撞检测算法,这些算法很合适。

答案 11 :(得分:0)

这种类型的碰撞检测通常称为AABB(轴对齐边界框),这是google search的良好起点。

答案 12 :(得分:0)

我找到了与扫描算法不同的解决方案。

由于矩形都是矩形放置,矩形的水平和垂直线将形成矩形不规则网格。你可以在这个网格上“绘制”矩形;这意味着,您可以确定将填充网格的哪些字段。由于网格线是从给定矩形的边界形成的,因此该网格中的字段将始终完全为空或完全由矩形填充。

我必须用Java解决问题,所以这是我的解决方案:http://pastebin.com/03mss8yf

此函数计算矩形占据的完整区域。如果您只对“重叠”部分感兴趣,则必须在第70行和第72行之间扩展代码块。也许您可以使用第二个集来存储多次使用哪些网格字段。第70行和第72行之间的代码应替换为以下块:

GridLocation gl = new GridLocation(curX, curY);
if(usedLocations.contains(gl) && usedLocations2.add(gl)) {
  ret += width*height;
} else {
  usedLocations.add(gl);
}

此处变量usedLocations2与usedLocations的类型相同;它将被建造 在同一点上。

我对复杂度计算并不熟悉;所以我不知道这两个解决方案中的哪一个(扫描或我的网格解决方案)将更好地执行/扩展。

答案 13 :(得分:0)

考虑到我们有两个矩形(A和B),我们的左下角(x1,y1)和右上角(x2,y2)协调。使用以下代码可以计算C ++中的重叠区域。

    #include <iostream>
using namespace std;

int rectoverlap (int ax1, int ay1, int ax2, int ay2, int bx1, int by1, int bx2, int by2)
{
    int width, heigh, area;

    if (ax2<bx1 || ay2<by1 || ax1>bx2 || ay1>by2) {
        cout << "Rectangles are not overlapped" << endl;
        return 0;
    }
    if (ax2>=bx2 && bx1>=ax1){
        width=bx2-bx1;
        heigh=by2-by1;
    } else if (bx2>=ax2 && ax1>=bx1) {
        width=ax2-ax1;
        heigh=ay2-ay1;
    } else {
        if (ax2>bx2){
            width=bx2-ax1;
        } else {
            width=ax2-bx1;
        }
        if (ay2>by2){
            heigh=by2-ay1;
        } else {
            heigh=ay2-by1;
        }
    }
    area= heigh*width;
    return (area);
}

int main()
{
    int ax1,ay1,ax2,ay2,bx1,by1,bx2,by2;
    cout << "Inter the x value for bottom left for rectangle A" << endl;
    cin >> ax1;
    cout << "Inter the y value for bottom left for rectangle A" << endl;
    cin >> ay1;
    cout << "Inter the x value for top right for rectangle A" << endl;
    cin >> ax2;
    cout << "Inter the y value for top right for rectangle A" << endl;
    cin >> ay2;
    cout << "Inter the x value for bottom left for rectangle B" << endl;
    cin >> bx1;
    cout << "Inter the y value for bottom left for rectangle B" << endl;
    cin >> by1;
    cout << "Inter the x value for top right for rectangle B" << endl;
    cin >> bx2;
    cout << "Inter the y value for top right for rectangle B" << endl;
    cin >> by2;
    cout << "The overlapped area is " <<  rectoverlap (ax1, ay1, ax2, ay2, bx1, by1, bx2, by2) << endl;
}

答案 14 :(得分:0)

以下答案应仅给出一次总面积。 它是以前的答案,但现在在C#中实现。 它也适用于花车(或者双重,如果你需要[它没有超过VALUES)。

现金: http://codercareer.blogspot.co.il/2011/12/no-27-area-of-rectangles.html

编辑:  OP要求重叠区域 - 这显然非常简单:

var totArea = rects.Sum(x => x.Width * x.Height);

然后答案是:

var overlappingArea =totArea-GetArea(rects)

以下是代码:

   #region rectangle overlapping
        /// <summary>
        /// see algorithm for detecting overlapping areas here: https://stackoverflow.com/a/245245/3225391
        /// or easier here:
        /// http://codercareer.blogspot.co.il/2011/12/no-27-area-of-rectangles.html
        /// </summary>
        /// <param name="dim"></param>
        /// <returns></returns>
        public static float GetArea(RectangleF[] rects)
        {
            List<float> xs = new List<float>();
            foreach (var item in rects)
            {
                xs.Add(item.X);
                xs.Add(item.Right);
            }
            xs = xs.OrderBy(x => x).Cast<float>().ToList();
            rects = rects.OrderBy(rec => rec.X).Cast<RectangleF>().ToArray();
            float area = 0f;
            for (int i = 0; i < xs.Count - 1; i++)
            {
                if (xs[i] == xs[i + 1])//not duplicate
                    continue;
                int j = 0;
                while (rects[j].Right < xs[i])
                    j++;
                List<Range> rangesOfY = new List<Range>();
                var rangeX = new Range(xs[i], xs[i + 1]);
                GetRangesOfY(rects, j, rangeX, out rangesOfY);
                area += GetRectArea(rangeX, rangesOfY);
            }
            return area;
        }

        private static void GetRangesOfY(RectangleF[] rects, int rectIdx, Range rangeX, out List<Range> rangesOfY)
        {
            rangesOfY = new List<Range>();
            for (int j = rectIdx; j < rects.Length; j++)
            {
                if (rangeX.less < rects[j].Right && rangeX.greater > rects[j].Left)
                {
                    rangesOfY = Range.AddRange(rangesOfY, new Range(rects[j].Top, rects[j].Bottom));
#if DEBUG
                    Range rectXRange = new Range(rects[j].Left, rects[j].Right);
#endif
                }
            }
        }

        static float GetRectArea(Range rangeX, List<Range> rangesOfY)
        {
            float width = rangeX.greater - rangeX.less,
                area = 0;

            foreach (var item in rangesOfY)
            {
                float height = item.greater - item.less;
                area += width * height;
            }
            return area;
        }

        internal class Range
        {
            internal static List<Range> AddRange(List<Range> lst, Range rng2add)
            {
                if (lst.isNullOrEmpty())
                {
                    return new List<Range>() { rng2add };
                }

                for (int i = lst.Count - 1; i >= 0; i--)
                {
                    var item = lst[i];
                    if (item.IsOverlapping(rng2add))
                    {
                        rng2add.Merge(item);
                        lst.Remove(item);
                    }
                }
                lst.Add(rng2add);
                return lst;
            }
            internal float greater, less;
            public override string ToString()
            {
                return $"ln{less} gtn{greater}";
            }

            internal Range(float less, float greater)
            {
                this.less = less;
                this.greater = greater;
            }

            private void Merge(Range rng2add)
            {
                this.less = Math.Min(rng2add.less, this.less);
                this.greater = Math.Max(rng2add.greater, this.greater);
            }
            private bool IsOverlapping(Range rng2add)
            {
                return !(less > rng2add.greater || rng2add.less > greater);
                //return
                //    this.greater < rng2add.greater && this.greater > rng2add.less
                //    || this.less > rng2add.less && this.less < rng2add.greater

                //    || rng2add.greater < this.greater && rng2add.greater > this.less
                //    || rng2add.less > this.less && rng2add.less < this.greater;
            }
        }
        #endregion rectangle overlapping

答案 15 :(得分:0)

post by user3048546 在第12-17行的逻辑中包含错误。这是一个可行的实现:

int rectoverlap (int ax1, int ay1, int ax2, int ay2, int bx1, int by1, int bx2, int by2)
{
    int width, height, area;

    if (ax2<bx1 || ay2<by1 || ax1>bx2 || ay1>by2) {
        cout << "Rectangles are not overlapped" << endl;
        return 0;
    }

    if (ax2>=bx2 && bx1>=ax1){
        width=bx2-bx1;
    } else if (bx2>=ax2 && ax1>=bx1) {
        width=ax2-ax1;
    } else if (ax2>bx2) {
        width=bx2-ax1;
    } else {
        width=ax2-bx1;
    }

    if (ay2>=by2 && by1>=ay1){
        height=by2-by1;
    } else if (by2>=ay2 && ay1>=by1) {
        height=ay2-ay1;
    } else if (ay2>by2) {
        height=by2-ay1;
    } else {
        height=ay2-by1;
    }

    area = heigh*width;
    return (area);
}