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圓排列問題

系統 1957 0

? 給定 n 個大小不等的圓 c1,c2, , cn ,現要將這 n 個圓排進一個矩形框中,且要求各圓與矩形框的底邊相切。圓排列問題要求從 n 個圓的所有排列中找出有最小長度的圓排列。
? 例如,當 n=3 ,且所給的 3 個圓的半徑分別為 1 1 2 時,這 3 個圓的最小長度的圓排列如圖所示。其最小長度為 2+4√2

void Circle::Backtrack( int t)

{

if (t>n) Compute();

else

for ( int j = t; j <= n; j++) {

Swap(r[t], r[j]);

float centerx =Center(t);

if ( centerx+r [t]+r[1]<min)

{// 下界約束

x[t]= centerx ;

Backtrack(t+1);}

Swap(r[t], r[j]);}

}

float Circle::Center( int t)

{// 計算當前所選擇圓的圓心橫坐標

float temp=0;

for ( int j=1;j< t;j ++) {

float valuex =x[j]+2.0* sqrt (r[t]*r[j]);

if ( valuex >temp) temp= valuex ;

}

return temp;

}

void Circle::Compute(void)

{// 計算當前圓排列的長度

float low=0,

high=0;

for ( int i =1;i<= n;i ++) {

if (x[ i ]-r[ i ]<low) low=x[ i ]-r[ i ];

if (x[ i ]+r[ i ]>high) high=x[ i ]+r[ i ];

}

if (high-low<min) min=high-low;

}

? 上述算法尚有許多改進的余地。例如,象 1,2,…,n-1,n n,n-1, …,2,1 這種互為鏡像的排列具有相同的圓排列長度,只計算一個就夠了,可減少約一半的計算量。
? 另一方面,如果所給的 n 個圓中有 k 個圓有相同的半徑,則這 k 個圓產生的 k! 個完全相同的圓排列,只計算一個就夠了。

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