#haskell #grahams-scan
#haskell #grahams-сканирование
Вопрос:
Я почти заканчиваю главу 3 Real World Haskell. Последнее упражнение блокирует меня. Мой код будет аварийно завершать работу во время выполнения. Кто-нибудь может сказать мне, какая часть в моем коде неправильная? Спасибо.
Вопрос: Используя код из предыдущих трех упражнений, реализуйте алгоритм сканирования Грэма для выпуклой оболочки набора 2D точек. Хорошее описание того, что такое выпуклая оболочка и как должен работать алгоритм сканирования Грэма, вы можете найти в Википедии.
Ответить:
-- Graham Scan, get the convex hull.
-- Implement the algorithm on http://en.wikipedia.org/wiki/Graham_scan
import Data.List
import Data.Ord
data Direction = TurnLeft | TurnRight | GoStraight deriving (Eq, Show)
-- Determine if three points constitute a "left turn" or "right turn" or "go straight".
-- For three points (x1,y1), (x2,y2) and (x3,y3), simply compute the direction of the cross product of the two vectors defined by points (x1,y1), (x2,y2) and (x1,y1), (x3,y3), characterized by the sign of the expression (x2 − x1)(y3 − y1) − (y2 − y1)(x3 − x1). If the result is 0, the points are collinear; if it is positive, the three points constitute a "left turn", otherwise a "right turn".
direction a b c = case compare ((x2 - x1) * (y3 - y1)) ((y2 - y1) * (x3 - x1)) of
EQ -> GoStraight
GT -> TurnLeft
LT -> TurnRight
where x1 = fst a
y1 = snd a
x2 = fst b
y2 = snd b
x3 = fst c
y3 = snd c
grahamScan points = scan (sort points)
-- For each point, it is determined whether moving from the two previously considered points to this point is a "left turn" or a "right turn". If it is a "right turn", this means that the second-to-last point is not part of the convex hull and should be removed from consideration. This process is continued for as long as the set of the last three points is a "right turn". As soon as a "left turn" is encountered, the algorithm moves on to the next point in the sorted array. (If at any stage the three points are collinear, one may opt either to discard or to report it, since in some applications it is required to find all points on the boundary of the convex hull.)
where scan (a : (b : (c : points)))
| (direction a b c) == TurnRight = scan (a : (c : points))
| otherwise = a : (scan (b : (c : points)))
scan (a : (b : [])) = []
-- Put prime to the head.
sort points = prime : (reverse (sortBy (compareByCosine prime) rest))
-- Sort a list to compute. The first step is to find a point whose y-coordinate is lowest. If there are more than one points with lowest y-coordinate, take the one whose x-coordinate is lowest. I name it prime.
where compareByYAndX a b
| compareByY == EQ = comparing fst a b
| otherwise = compareByY
where compareByY = comparing snd a b
prime = minimumBy compareByYAndX points
-- Delete prime from the candidate points. Sort the rest part by the cosine value of the angle between each vector from prime to each point. Reverse it and put prime to the head.
rest = delete prime points
compareByCosine p a b = comparing cosine pa pb
where pa = (fst a - fst p, snd a - snd p)
pb = (fst b - fst p, snd b - snd p)
cosine v = x / sqrt (x ^ 2 y ^ 2)
where x = fst v
y = snd v
Комментарии:
1. Не могли бы вы подробнее рассказать о том, как происходит сбой кода? Сообщение об ошибке, бесконечный цикл, …? Возможно, образец ввода и ожидаемый результат. Просто упростите нам воспроизведение проблемы.
2. Просто примечание по стилю: вам действительно следует писать
(x1,x2) = a
и т.д. в ваших предложениях where вместо использованияfst
иsnd
.3. @Landei, или просто
direction (x1,y1) (x2,y2) (x3,y3) = ...
4. Это не приводит к сбою, это просто дает неправильные ответы (для моих тестов). Возможно, вам следует переформатировать код, чтобы другие могли его прочитать (исключить вложенные предложения where и добавить подписи типов) в дополнение к перефразированию вопроса.
5. Я даже не знал, что вы можете выполнять вложенные
where
операции.
Ответ №1:
При выполнении сканирования отсортированного набора точек, когда вы заканчиваете, вы отбрасываете точки, которые должны быть в оболочке. В этой строке
scan (a : (b : [])) = []
вы удаляете последние две точки в оболочке. Действительно, это должно быть
scan (a : (b : [])) = [a, b]
или даже лучше,
scan ps = ps
который охватывает случаи только с одним пунктом.