题目简述
给定一个简单多边形,其内部格点数为 ,边界格点数为 。求该多边形的面积。
前置知识:皮克定理(Pick’s Theorem)
对于顶点都在格点(整数坐标点)上的简单多边形,其面积 与内部格点数 、边界格点数 满足如下关系:
该定理适用于所有格点多边形(简单、不自交),是计算格点多边形面积的有力工具。
公式推导(直观理解)
我们可以从两个角度理解这个公式的由来:
1. 欧拉公式的延伸
将多边形内部剖分成单位三角形(或正方形),通过欧拉公式 可以推出上述关系。但此处不展开严格证明,只给出结论。
2. 边界贡献分摊
- 每个内部格点对面积的贡献为 (一个单位格点代表一个单位面积);
- 每个边界格点(除顶点外)只贡献半个单位面积,因为边界上的格点被两个多边形共享(或处于折角处);
- 最后所有顶点会被重复计算,需要减去 来修正。
最终得到公式:
题目特殊性
- 题目保证 为偶数,因此 一定是整数,避免了浮点运算。
- 和 的范围均为 ,结果不会超过 ,使用
long long完全安全。
算法步骤
- 读入 和 。
- 利用公式计算面积 。
- 输出 。
时间复杂度 ,空间复杂度 。
代码实现(C++14)
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {
ios::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
long long a, b;
cin >> a >> b;
cout << a + b / 2 - 1 << '\n';
return 0;
}
样例验证
样例输入:
3 2
计算:
输出 3,与样例一致。
总结
本题核心在于熟记并应用皮克定理。只要了解定理,即可直接 求解。对于格点多边形面积问题,皮克定理往往是最简洁的解法。
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