不规则斑点中最多能容纳的圆或椭圆数量
创始人
2024-12-24 17:01:18
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方法一:基于随机采样和模拟退火的算法

算法思路:

  1. 对不规则斑点进行随机采样,得到一组样本点。
  2. 利用样本点生成圆或椭圆,计算其覆盖的点数。
  3. 利用模拟退火算法搜索最优解。

代码示例:

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from scipy.optimize import minimize
import math

# 生成不规则斑点
x = np.random.uniform(0, 100, 100)
y = np.random.uniform(0, 100, 100)
x_new = np.append(x, [10, 90, 10, 90])
y_new = np.append(y, [10, 10, 90, 90])
plt.scatter(x_new, y_new)
plt.show()

# 定义圆或椭圆的形状和位置,并计算其覆盖的点数
def count_points_in_circle(x, y, cx, cy, a, b):
    d = np.sqrt((x-cx)**2/a**2 + (y-cy)**2/b**2)
    count = np.sum(d<=1)
    return count

# 定义目标函数
def f(x):
    cx, cy, a, b = x
    count = 0
    for i in range(len(x_new)):
        count += count_points_in_circle(x_new, y_new, cx, cy, a, b)
    return -count

# 定义模拟退火算法
def simulated_annealing(cost_func, x0, N, T=10, alpha=0.9):
    x = x0
    cost = cost_func(x)
    x_best = x
    cost_best = cost
    for i in range(N):
        T *= alpha
        x_new = np.random.normal(x, T, len(x))
        cost_new = cost_func(x_new)
        if cost_new > cost_best:
            x_best = x_new
            cost_best = cost_new
        if cost_new >= cost:
            x = x_new
            cost = cost_new
        else:
            dE = cost_new - cost
            p = np.exp(dE/T)
            if np.random.random() < p:
                x = x_new
                cost = cost_new
    return x_best, cost_best

# 运行模拟退火算法
x0 = [50, 50

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