阴影映射(线段树)

news2024/11/26 10:31:30

实时阴影是电子游戏中最为重要的画面效果之一。在计算机图形学中,通常使用阴影映射方法来实现实时阴影。

游戏开发部正在开发一款 2D 游戏,同时希望能够在 2D 游戏中模仿 3D 游戏的光影效果,请帮帮游戏开发部!

给定 x-y 平面上的 n 个矩形,矩形的边界平行于坐标轴,且可能相互重叠。同时给定点光源的坐标。现有 m 次操作,每次操作添加或删除一个矩形,或询问 x 轴上的一点是否在阴影内。

输入格式

第一行,两个整数 n , m n,m n,m( 1 ≤ n , m ≤ 2 × 1 0 5 1≤n,m≤2×10^5 1n,m2×105)。
第二行,两个整数 l x , l y l_x,l_y lx,ly,表示光源的坐标为 ( l x , l y ) (l_x,l_y) (lx,ly) ∣ l x ∣ ≤ 2 × 1 0 5 , 0 < l y ≤ 2 × 1 0 5 |l_x|≤2×10^5,0<l_y≤2×10^5 lx2×105,0<ly2×105
接下来 n n n 行,每行 5 个整数 i d , x , y , w , h id,x,y,w,ℎ id,x,y,w,h,表示编号为 i d id id 的矩形,左下角坐标为 ( x , y ) (x,y) (x,y),宽为 w w w,高为 h ℎ h
接下来 m m m 行,每行先输入一个正整数 o p t opt opt∈[1,3]。

  • o p t = 1 opt=1 opt=1,则接下来输入 5 个整数 i d , x , y , w , h id,x,y,w,ℎ id,x,y,w,h,表示增加一个编号为 i d id id,且左下角坐标为 ( x , y ) (x,y) (x,y),宽和高为 w w w h ℎ h 的矩形。
  • o p t = 2 opt=2 opt=2,则接下来输入一个整数 i d id id,表示删除编号为 i d id id 的矩形。
  • o p t = 3 opt=3 opt=3,则接下来输入一个整数 p p p,表示查询坐标 ( p , 0 ) (p,0) (p,0) 是否在阴影中。

1 ≤ i d ≤ 4 × 1 0 5 1≤id≤4×10^5 1id4×105
∣ x ∣ ≤ 2 × 1 0 5 , 0 < y ≤ 2 × 1 0 5 |x|≤2×10^5,0<y≤2×10^5 x2×105,0<y2×105
0 < w , h ≤ 2 × 1 0 5 0<w,ℎ≤2×10^5 0<w,h2×105
∣ p ∣ ≤ 1 0 9 |p|≤10^9 p109
保证任意时刻场景中所有矩形的 i d id id 互不相同。保证所有矩形各个顶点的 y y y 坐标一定严格小于光源的 y y y坐标。若询问点在阴影的边界上,仍算作在阴影内。

输出格式

对于每个 o p t = 3 opt=3 opt=3 的询问,若询问的点在阴影中,则输出一行 YES,否则输出一行 NO

样例

input
3 19
4 7
1 1 1 2 1
2 6 1 2 3
3 5 2 4 1
3 -1
3 0
3 2
3 3
3 4
3 5
3 6
3 12
3 13
3 14
1 4 4 5 2 1
3 3
3 4
3 5
3 18
3 19
2 1
3 2
3 3
output
NO
YES
YES
NO
NO
NO
YES
YES
YES
NO
NO
YES
YES
YES
NO
NO
NO

提示

在进行所有修改操作之前,所有矩形的位置如下 (绿色部分为阴影区域):
002.png
在加入一个矩形后,所有矩形的位置如下:
003.png
在删除一个矩形后,所有矩形的位置如下:
004.png

很容易想到利用线段树维护阴影区间,添加阴影即为在[l,r]范围内进行+1操作,删除阴影为-1

但是本题的数据范围过大,特别注意当光源与矩形非常接近时,光线几乎平行于x轴,这时用long long都会存在爆精度问题

所以必须进行离散化

我们可以发现需要用到的坐标是有限的,最多不超过 2 × n + m 2×n+m 2×n+m个坐标点,用到的坐标点为线段端点(l,r)和查询位置p

AC代码如下

注意这题的时间复杂度卡的很死,需要采用IO加速,同时切忌使用STL容器

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <map>
#include <cmath>
using namespace std;
#define int long long
const int max_n = 5e5 + 50;
const int max_m = 5e5 + 50;
const int max_len = 1e6 + 50;
const double eps = 1e-8;

typedef struct {
	int idx, x1, y1, x2, y2;
}node;

typedef struct {
	int opt[6];
}query;

typedef struct {
	double first, second;
}line;

int n, m;
node arr[max_n];
query qarr[max_m];
int tmpidx, lineidx;
double tmparr[max_len];
line lines[max_n + max_m];
map<double, int>dict;
int tree[max_len];

inline int read() {
	int x = 0, y = 1; char c = getchar();
	while (c < '0' || c > '9') {
		if (c == '-') y = -1;
		c = getchar();
	}
	while (c >= '0' && c <= '9') {
		x = x * 10 + c - '0';
		c = getchar();
	}
	return x * y;
}

inline int lowbit(int x) {
	return x & -x;
}

int ask(int p) {
	int res = 0;
	for (int i = p; i > 0; i -= lowbit(i)) {
		res += tree[i];
	}
	return res;
}

void add(int p, int x) {
	for (int i = p; i < max_len; i += lowbit(i)) {
		tree[i] += x;
	}
}

double project(int x, int y) {
	if (x == arr[0].x1) return x;
	double k = double(y - arr[0].y1) / double(x - arr[0].x1);
	double b = k * x - y;
	return b / k;
}

void process(node n) {
	double l, r, ret;
	l = r = project(n.x1, n.y1);
	ret = project(n.x1, n.y2);
	l = min(l, ret); r = max(r, ret);
	ret = project(n.x2, n.y1);
	l = min(l, ret); r = max(r, ret);
	ret = project(n.x2, n.y2);
	l = min(l, ret); r = max(r, ret);
	tmparr[tmpidx++] = l;
	tmparr[tmpidx++] = r;
	lines[lineidx++] = line{ l,r };
}

inline bool equal(double x, double y) {
	return fabs(x - y) < eps;
}

void discrete() {
	sort(tmparr, tmparr + tmpidx);
	int cnt = 0;
	for (int i = 0; i < tmpidx; i++) {
		if (i == 0) {
			dict[tmparr[i]] = ++cnt;
			continue;
		}
		if (tmparr[i] != tmparr[i - 1])
			dict[tmparr[i]] = ++cnt;
	}
}

signed main() {
	n = read(); m = read();
	arr[0].x1 = read();
	arr[0].y1 = read();
	int tmpid;
	int cnt;
	tmpidx = lineidx = 0;
	for (cnt = 1; cnt <= n; cnt++) {
		tmpid = read();
		arr[tmpid].x1 = read();
		arr[tmpid].y1 = read();
		arr[tmpid].x2 = arr[tmpid].x1 + read();
		arr[tmpid].y2 = arr[tmpid].y1 + read();
		arr[tmpid].idx = cnt - 1;
		process(arr[tmpid]);
	}
	
	int optnum;
	for (int i = 1; i <= m; i++) {
		qarr[i].opt[0] = read();
		switch (qarr[i].opt[0])
		{
		case 1:
			tmpid = read();
			arr[tmpid].x1 = read();
			arr[tmpid].y1 = read();
			arr[tmpid].x2 = arr[tmpid].x1 + read();
			arr[tmpid].y2 = arr[tmpid].y1 + read();
			arr[tmpid].idx = cnt++ - 1;
			process(arr[tmpid]);
			qarr[i].opt[1] = tmpid;
			break;
		case 2:
			qarr[i].opt[1] = read();
			break;
		case 3:
			qarr[i].opt[1] = read();
			tmparr[tmpidx++] = qarr[i].opt[1];
			break;
		default:
			break;
		}
	}

	discrete();

	for (int i = 0; i < n; i++) {
		double l = lines[i].first;
		double r = lines[i].second;
		l = dict[l]; r = dict[r];
		add(l, 1);
		add(r + 1, -1);
	}

	for (int i = 1; i <= m; i++) {
		if (qarr[i].opt[0] == 1) {
			int p = qarr[i].opt[1];
			p = arr[p].idx;
			double l = lines[p].first;
			double r = lines[p].second;
			l = dict[l]; r = dict[r];
			add(l, 1);
			add(r + 1, -1);
		}
		else if (qarr[i].opt[0] == 2) {
			int p = qarr[i].opt[1];
			p = arr[p].idx;
			double l = lines[p].first;
			double r = lines[p].second;
			add(dict[l], -1);
			add(dict[r] + 1, 1);
		}
		else {
			double p = qarr[i].opt[1];
			if (ask(dict[p])) { 
				printf("YES\n");
			}
			else printf("NO\n");
		}
	}

	return 0;
}

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