非重叠矩形中的随机点

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497. 非重叠矩形中的随机点 - 力扣(Leetcode)

给定一个由非重叠的轴对齐矩形的数组 rects ,其中 rects[i] = [ai, bi, xi, yi] 表示 (ai, bi) 是第 i 个矩形的左下角点,(xi, yi) 是第 i 个矩形的右上角点。设计一个算法来随机挑选一个被某一矩形覆盖的整数点。矩形周长上的点也算做是被矩形覆盖。所有满足要求的点必须等概率被返回。

在给定的矩形覆盖的空间内的任何整数点都有可能被返回。

请注意 ,整数点是具有整数坐标的点。

实现 Solution 类:

  • Solution(int[][] rects) 用给定的矩形数组 rects 初始化对象。
  • int[] pick() 返回一个随机的整数点 [u, v] 在给定的矩形所覆盖的空间内。

示例 1:


输入:
["Solution", "pick", "pick", "pick", "pick", "pick"]
[[[[-2, -2, 1, 1], [2, 2, 4, 6]]], [], [], [], [], []]
输出:
[null, [1, -2], [1, -1], [-1, -2], [-2, -2], [0, 0]]
解释:
Solution solution = new Solution([[-2, -2, 1, 1], [2, 2, 4, 6]]);
solution.pick(); // 返回 [1, -2]
solution.pick(); // 返回 [1, -1]
solution.pick(); // 返回 [-1, -2]
solution.pick(); // 返回 [-2, -2]
solution.pick(); // 返回 [0, 0]

提示:

  • 1 <= rects.length <= 100
  • rects[i].length == 4
  • -10^9 <= ai < xi <= 10^9
  • -10^9 <= bi < yi <= 10^9
  • xi - ai <= 2000
  • yi - bi <= 2000
  • 所有的矩形不重叠。
  • pick 最多被调用 10^4 次。

思路

设一个矩形的左下角坐标为(x1, y1),右上角坐标为(x2, y2),则这个矩形内整数点的个数为(x2 - x1 + 1) * (y2 - y1 + 1)。遍历所有矩形,求出他们整数点个数的前缀和数组counts,第i个矩形整数点个数为counts[i + 1] - counts[i],所有矩形整数点个数和为counts[n]n为矩形个数)。我们随机一个整数m1<= m <= counts[n]),m就是我们要随机点在所有矩形中整数点的顺序下标,如果counts[k - 1] < m <= counts[k],则这个点落到的第k - 1个矩形内,在矩形内的顺序为 m - counts[k -1],这样我们就能很容易的找到对应的点了,代码如下。

解题

/**
 * @param {number[][]} rects
 */
var Solution = function (rects) {
  this.rects = rects;
  this.counts = new Array(rects.length + 1);
  this.counts[0] = 0;
  for (let i = 0; i < rects.length; i++) {
    const [ai, bi, xi, yi] = rects[i];
    this.counts[i + 1] = this.counts[i] + (yi - bi + 1) * (xi - ai + 1);
  }
};

/**
 * @return {number[]}
 */
Solution.prototype.pick = function () {
  let n = ~~(Math.random() * this.counts[this.counts.length - 1]) + 1;
  const i = binarySearch(this.counts, n );
  n = this.counts[i] - n ;
  const [ai, bi, xi] = this.rects[i - 1];
  const len = xi - ai + 1;
  return [ai + (n % len), bi + ~~(n / len)];
};

function binarySearch(arr, n) {
  let left = 0;
  let right = arr.length - 1;
  while (left <= right) {
    const mid = ~~((left + right) / 2);
    if (n === arr[mid]) {
      return mid;
    } else if (n > arr[mid]) {
      left = mid + 1;
    } else {
      right = mid - 1;
    }
  }
  return left;
}

/**
 * Your Solution object will be instantiated and called as such:
 * var obj = new Solution(rects)
 * var param_1 = obj.pick()
 */