3454. 分割正方形 II
题目描述
给你一个二维整数数组 squares ,其中 squares[i] = [xi, yi, li] 表示一个与 x 轴平行的正方形的左下角坐标和正方形的边长。
找到一个最小的 y 坐标,它对应一条水平线,该线需要满足它以上正方形的总面积 等于 该线以下正方形的总面积。
答案如果与实际答案的误差在 10-5 以内,将视为正确答案。
注意:正方形 可能会 重叠。重叠区域只 统计一次 。
示例 1:
输入: squares = [[0,0,1],[2,2,1]]
输出: 1.00000
解释:
任何在 y = 1 和 y = 2 之间的水平线都会有 1 平方单位的面积在其上方,1 平方单位的面积在其下方。最小的 y 坐标是 1。
示例 2:
输入: squares = [[0,0,2],[1,1,1]]
输出: 1.00000
解释:
由于蓝色正方形和红色正方形有重叠区域且重叠区域只统计一次。所以直线 y = 1 将正方形分割成两部分且面积相等。
提示:
1 <= squares.length <= 5 * 104squares[i] = [xi, yi, li]squares[i].length == 30 <= xi, yi <= 1091 <= li <= 109- 所有正方形的总面积不超过
1015。
解法
方法一:扫描线
本题可以使用扫描线算法来计算所有正方形的总面积。
我们将每个正方形的上下边界作为扫描线的事件点,按 \(y\) 坐标从小到大排序。对于每个事件点,我们使用线段树来维护当前扫描线下方被覆盖的 \(x\) 轴区间长度,从而计算出当前扫描线与上一个扫描线之间的面积增量。
具体步骤如下:
- 预处理事件点:对于每个正方形,计算其上下边界的 \(y\) 坐标,并将其作为事件点加入事件列表中。每个事件点包含 \(y\) 坐标、左边界 \(x_1\)、右边界 \(x_2\) 以及一个标志(表示是上边界还是下边界)。
- 排序事件点:将所有事件点按 \(y\) 坐标从小到大排序。
- 构建线段树:使用离散化后的 \(x\) 坐标构建线段树,用于维护当前被覆盖的 \(x\) 轴区间长度。
- 扫描事件点:遍历排序后的事件点列表,对于每个事件点:
- 计算当前事件点与上一个事件点之间的面积增量,并累加到总面积中。
- 根据当前事件点的类型(上边界或下边界),更新线段树,增加或减少对应的 \(x\) 轴区间覆盖计数。
- 计算目标面积:总面积的一半即为目标面积。
- 再次扫描事件点:再次遍历事件点列表,计算累计面积,当累计面积达到目标面积时,计算并返回对应的 \(y\) 坐标。
时间复杂度 \(O(n \times \log n)\),空间复杂度 \(O(n)\)。其中 \(n\) 是正方形的数量。
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