273 lines
8.9 KiB
Java
273 lines
8.9 KiB
Java
package Presenter.Algorithms;
|
|
|
|
import Model.*;
|
|
import Presenter.Algorithms.Comparators.YOrderLineComparatorBegin;
|
|
import Presenter.Algorithms.Comparators.YOrderLineComparatorEnd;
|
|
|
|
import java.util.ArrayList;
|
|
import java.util.Collections;
|
|
import java.util.HashMap;
|
|
import java.util.LinkedList;
|
|
import java.util.List;
|
|
|
|
/**
|
|
* Implementierung verschiedener Algorithmen zur Berechnung von Ausgleichsgeraden.
|
|
*
|
|
* @Author: Armin Wolf
|
|
* @Email: a_wolf28@uni-muenster.de
|
|
* @Date: 18.06.2017.
|
|
*/
|
|
public class IntersectionCounter {
|
|
|
|
private HashMap<Integer, Integer> dictionaryTO;
|
|
private HashMap<Integer, Integer> dictionaryBACK;
|
|
private ArrayList<Integer> substituted;
|
|
private ArrayList<Pair> inversions;
|
|
private List<Line> set;
|
|
|
|
//indexieren der Punkte damit die schnittpunkte berechnet werden können
|
|
private HashMap<Line, Integer> secondaryDictionaryTO;
|
|
private HashMap<Integer, Line> secondaryDictionaryBACK;
|
|
private ArrayList<Line> umin;
|
|
|
|
/**
|
|
* Berechnet die Inversionen zwischen zwei Listen mit Integer Werten. Diese Methode dient als
|
|
* Wrapper Methode. Die Logik steht in der <code>countInversions</code> Funktion.
|
|
*
|
|
* @param a Liste
|
|
* @param b Liste
|
|
* @return Anzahl an Inversionen
|
|
*/
|
|
public int run(List<Integer> a, List<Integer> b) {
|
|
|
|
dictionaryTO = new HashMap<>();
|
|
dictionaryBACK = new HashMap<>();
|
|
substituted = new ArrayList<>();
|
|
inversions = new ArrayList<>();
|
|
|
|
ArrayList<Integer> temp = new ArrayList<>();
|
|
|
|
temp.addAll(a);
|
|
|
|
for (int i = 0; i < a.size(); i++) {
|
|
dictionaryTO.put(a.get(i), i + 1);
|
|
dictionaryBACK.put(i + 1, a.get(i));
|
|
}
|
|
|
|
for (int j = 0; j < b.size(); j++) {
|
|
substituted.add(dictionaryTO.get(b.get(j)));
|
|
}
|
|
|
|
int ret = countInversions(substituted, 0, substituted.size() - 1, temp);
|
|
|
|
return ret;
|
|
}
|
|
|
|
/**
|
|
* Wrapper Methode um herauszufinden wieviele Inversionen zwischen den Schnittpunkten der Werte
|
|
* in der Liste und den Endpunkten des Intervalls entstehen.
|
|
*
|
|
* @param set Liste mit Werten (m,b) um Schnittpunkte zu berechnen
|
|
* @param interval Interval
|
|
* @return Anzahl an Inversionen
|
|
*/
|
|
public int run(List<Line> set, Interval interval) {
|
|
ArrayList<Integer> listA = new ArrayList<>();
|
|
ArrayList<Integer> listB = new ArrayList<>();
|
|
|
|
prepareData(set, interval, listA, listB);
|
|
return run(listA, listB);
|
|
}
|
|
|
|
/**
|
|
* Methode die, die Daten für die Funktion <code>run</code> vorbereitet. Es werden die Schnittpunkte
|
|
* bzgl. der unteren und oberen Grenze des Intervals und den Werten der Liste (m,b) berechnet. Diese
|
|
* Werte haben die selbe x Koordinate aber verschiedene y Koordinaten.
|
|
*
|
|
* @param set Liste mit Werten m,b
|
|
* @param interval Interval
|
|
* @param listA Schnittpunkte bzgl. unteren Grenze
|
|
* @param listB Schnittpunkte bzgl. oberen Grenze
|
|
*/
|
|
private void prepareData(List<Line> set, Interval interval, ArrayList<Integer> listA,
|
|
ArrayList<Integer> listB) {
|
|
secondaryDictionaryTO = new HashMap<>();
|
|
secondaryDictionaryBACK = new HashMap<>();
|
|
this.set = set;
|
|
umin = new ArrayList<>();
|
|
Line tmpLine;
|
|
|
|
for (Line p : set) {
|
|
//vertauscht das Point standardmäßig die x lexikografische Ordnung betrachtet
|
|
tmpLine = new Line(p.getM(), p.getM(), interval.getLower() * p.getM() + p.getB(),
|
|
interval.getUpper() * p.getM() + p.getB());
|
|
//wird benötigt um späer die Schnittpunkte ermitteln zu können
|
|
tmpLine.setB(p.getB());
|
|
tmpLine.setM(p.getM());
|
|
umin.add(tmpLine);
|
|
}
|
|
|
|
for (int i = 0; i < umin.size(); i++) {
|
|
secondaryDictionaryTO.put(umin.get(i), i);
|
|
secondaryDictionaryBACK.put(i, this.set.get(i));
|
|
}
|
|
|
|
Collections.sort(umin, new YOrderLineComparatorBegin());
|
|
for (Line q : umin) {
|
|
listA.add(secondaryDictionaryTO.get(q));
|
|
}
|
|
|
|
Collections.sort(umin, new YOrderLineComparatorEnd());
|
|
for (Line q : umin) {
|
|
listB.add(secondaryDictionaryTO.get(q));
|
|
}
|
|
|
|
}
|
|
|
|
|
|
/**
|
|
* Angepasster Merge-Sort Algorithmus.
|
|
* Die Funktion bekommt neben den standard Parametern zusätzlich eine Liste mit Elementen
|
|
* die als Groundtruth dienen.
|
|
*
|
|
* @param a Eingabefeld mit den Elementen die überprüft werden sollen.
|
|
* @param start Startpunkt des Eingabefeldes.
|
|
* @param end Endpunkt des Eingabefeldes.
|
|
* @param aux Temporäres Array das beim Mergen eine Kopie des original Arrays ist.
|
|
* @return Anzahl der inversionen zwischen a und aux.
|
|
*/
|
|
public int countInversions(List<Integer> a, int start, int end, List<Integer> aux) {
|
|
if (start >= end) {
|
|
return 0;
|
|
}
|
|
int invCount = 0;
|
|
int mid = start + (end - start) / 2;
|
|
int invCountLeft = countInversions(a, start, mid, aux); // divide and conquer
|
|
int invCountRight = countInversions(a, mid + 1, end, aux); // divide and conquer
|
|
invCount += (invCountLeft + invCountRight);
|
|
for (int i = start; i <= end; i++) {
|
|
aux.set(i, a.get(i));
|
|
}
|
|
int left = start;
|
|
int right = mid + 1;
|
|
int index = start;
|
|
//hier beginnt das merging
|
|
//iteriere über die Teillisten
|
|
//Two-way Merge - Knuth Vol 3 The Art of Computer Programming -
|
|
while (left <= mid && right <= end) {
|
|
//wenn die linke Teilliste das kleinere Element besitzt kopiere
|
|
//das Element in das neue Array
|
|
if (aux.get(left) < aux.get(right)) {
|
|
a.set(index++, aux.get(left++));
|
|
} else {
|
|
//merke die inversionspaare
|
|
for (int i = left; i <= mid; i++) {
|
|
// System.out.println(aux.get(i)+" -- "+ aux.get(right));
|
|
inversions.add(new Pair(aux.get(i), aux.get(right)));
|
|
}
|
|
a.set(index++, aux.get(right++));
|
|
invCount += mid - left + 1; // number of inversions for aux[right]
|
|
}
|
|
}
|
|
while (left <= mid) {
|
|
a.set(index++, aux.get(left++));
|
|
}
|
|
// no need to copy over remaining aux[right++] because they are already inside a
|
|
return invCount;
|
|
}
|
|
|
|
/**
|
|
* Diese Methode liefert nur nach dem Ausführen der <code>run</code> Funktion Sinnvolle Werte.
|
|
*
|
|
* @return Map mit Schnittpunkt Paaren.
|
|
*/
|
|
public HashMap<Line, ArrayList<Line>> getIntersectionLinePairs() {
|
|
ArrayList<Pair> result = new ArrayList<>();
|
|
HashMap<Line, ArrayList<Line>> ret = new HashMap<>();
|
|
|
|
for (int i = 0; i < inversions.size(); i++) {
|
|
result.add(new Pair(dictionaryBACK.get(inversions.get(i).getP1()),
|
|
dictionaryBACK.get(inversions.get(i).getP2())));
|
|
}
|
|
ArrayList<Line> linePairs;
|
|
|
|
for (Pair p : result) {
|
|
Line l1 = secondaryDictionaryBACK.get(p.getP1());
|
|
Line l2 = secondaryDictionaryBACK.get(p.getP2());
|
|
if (ret.get(l2) == null){
|
|
linePairs = new ArrayList<>();
|
|
} else {
|
|
linePairs = ret.get(l2);
|
|
}
|
|
linePairs.add(l1);
|
|
ret.put(l2, linePairs);
|
|
|
|
//Symetrie
|
|
if (ret.get(l1) == null){
|
|
linePairs = new ArrayList<>();
|
|
} else {
|
|
linePairs = ret.get(l1);
|
|
}
|
|
linePairs.add(l2);
|
|
ret.put(l1, linePairs);
|
|
}
|
|
/*System.out.println("----------------------------------------------------------");
|
|
for (Line outerLine : ret.keySet()){
|
|
System.out.println("Linie: "+outerLine);
|
|
for (Line innerLine : ret.get(outerLine)){
|
|
System.out.println("\t\t -> "+innerLine);
|
|
}
|
|
}
|
|
System.out.println("----------------------------------------------------------");*/
|
|
|
|
return ret;
|
|
}
|
|
|
|
/**
|
|
* Diese Methode liefert nur nach dem Ausführen der <code>run</code> Funktion Sinnvolle Werte.
|
|
*/
|
|
public void calculateIntersectionAbscissas(Arrangement model){
|
|
ArrayList<Pair> result = new ArrayList<>();
|
|
|
|
for (int i = 0; i < inversions.size(); i++) {
|
|
result.add(new Pair(dictionaryBACK.get(inversions.get(i).getP1()),
|
|
dictionaryBACK.get(inversions.get(i).getP2())));
|
|
}
|
|
|
|
for (Pair p : result) {
|
|
Line line = secondaryDictionaryBACK.get(p.getP1());
|
|
Line sampledLine = secondaryDictionaryBACK.get(p.getP2());
|
|
if (!line.equals(sampledLine)){
|
|
double intersection = (line.getB() - sampledLine.getB()) / (sampledLine.getM() - line.getM());
|
|
double yintercept = sampledLine.getM() * intersection + sampledLine.getB();
|
|
model.addNode(new Point(intersection, yintercept));
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
}
|
|
|
|
/**
|
|
* Berechnet die Schnittpunkte zwischen einer gegebenen Gerade und einer Menge an Geraden.
|
|
*
|
|
* @param set Menge an Geraden
|
|
* @param sampledLine eine spezielle Gerade
|
|
* @return Liste mit x Koordinaten der Schnittpunkte
|
|
*/
|
|
public ArrayList<Double> calculateIntersectionAbscissas(ArrayList<Line> set, Line sampledLine){
|
|
LinkedList<Line> lines = new LinkedList<>(set);
|
|
ArrayList<Double> intersections = new ArrayList<>();
|
|
double intersection;
|
|
|
|
for (Line line : lines) {
|
|
if (line != sampledLine) {
|
|
intersection = (line.getB() - sampledLine.getB()) / (sampledLine.getM() - line.getM());
|
|
intersections.add(intersection);
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
return intersections;
|
|
}
|
|
|
|
|
|
}
|