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矩形面积

矩形面积

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题目描述

给你 二维 平面上两个 由直线构成且边与坐标轴平行/垂直 的矩形,请你计算并返回两个矩形覆盖的总面积。

每个矩形由其 左下 顶点和 右上 顶点坐标表示:

  • 第一个矩形由其左下顶点 (ax1, ay1) 和右上顶点 (ax2, ay2) 定义。
  • 第二个矩形由其左下顶点 (bx1, by1) 和右上顶点 (bx2, by2) 定义。

 

示例 1:

Rectangle Area
输入:ax1 = -3, ay1 = 0, ax2 = 3, ay2 = 4, bx1 = 0, by1 = -1, bx2 = 9, by2 = 2
输出:45

示例 2:

输入:ax1 = -2, ay1 = -2, ax2 = 2, ay2 = 2, bx1 = -2, by1 = -2, bx2 = 2, by2 = 2
输出:16

 

提示:

  • -104 <= ax1, ay1, ax2, ay2, bx1, by1, bx2, by2 <= 104

代码结果

运行时间: 34 ms, 内存: 16.2 MB


/*
 * Problem Statement:
 * Given two rectangles on a 2D plane where the edges are parallel or perpendicular to the axes,
 * calculate and return the total area covered by both rectangles.
 * Each rectangle is defined by its bottom-left vertex (ax1, ay1) and top-right vertex (ax2, ay2)
 * and (bx1, by1) and (bx2, by2) for the second rectangle.
 */
 
import java.util.stream.IntStream;
 
public class RectangleAreaStream {
    public static int computeArea(int ax1, int ay1, int ax2, int ay2, int bx1, int by1, int bx2, int by2) {
        // Calculate the area of the first rectangle
        int area1 = (ax2 - ax1) * (ay2 - ay1);
        // Calculate the area of the second rectangle
        int area2 = (bx2 - bx1) * (by2 - by1);
 
        // Calculate the overlapping area using streams
        int overlapWidth = IntStream.of(ax2, bx2).min().getAsInt() - IntStream.of(ax1, bx1).max().getAsInt();
        int overlapHeight = IntStream.of(ay2, by2).min().getAsInt() - IntStream.of(ay1, by1).max().getAsInt();
        int overlapArea = (overlapWidth > 0 && overlapHeight > 0) ? overlapWidth * overlapHeight : 0;
 
        // Total area is the sum of individual areas minus the overlapping area
        return area1 + area2 - overlapArea;
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        // Example 1
        System.out.println(computeArea(-3, 0, 3, 4, 0, -1, 9, 2)); // Output: 45
        // Example 2
        System.out.println(computeArea(-2, -2, 2, 2, -2, -2, 2, 2)); // Output: 16
    }
}

解释

方法:

该题解的思路是分别计算两个矩形的面积,然后减去它们重叠部分的面积。重叠部分的宽度是两个矩形在 x 轴投影的交集,高度是 y 轴投影的交集。先计算交集的宽度 a 和高度 b,然后用两个矩形面积之和减去 a*b 即可得到最终结果。

时间复杂度:

O(1)

空间复杂度:

O(1)

代码细节讲解

🦆
计算交集宽度和高度时,为什么要用max函数确保结果不小于0?
在计算交集的宽度和高度时,使用max函数确保结果不小于0是为了处理那些不重叠的情况。如果两个矩形在某一个维度上不重叠,那么计算出的宽度或高度可能是负数,这在数学上表示它们没有交集。通过使用max函数并设置最小值为0,我们可以确保在没有重叠的情况下,交集的面积贡献为0,从而正确计算总面积。
🦆
在计算两个矩形面积的和时,是否考虑了可能的整型溢出情况,特别是在语言如Java中?
在提供的Python代码中,并没有直接处理整数溢出的问题,因为Python的整数类型可以自动扩展到很大的值。然而,在Java等语言中,整型溢出是一个需要注意的问题。如果矩形的坐标值非常大,计算面积时确实可能导致整型溢出。在这种情况下,需要使用更大范围的整型数据类型(如long),或者在计算过程中加入溢出检查。
🦆
您的代码在计算重叠面积时使用了min和max函数来确定边界,这种方法在所有情况下都能正确工作吗?
是的,使用min和max函数来确定两个矩形的重叠边界是有效的,这种方法可以正确处理所有情况。无论矩形如何定位(相交、包含、不重叠),min和max函数都能计算出准确的交集宽度和高度。如果没有重叠,这些函数的结果将导致计算出的宽度或高度为负,但由于使用了max函数与0比较,这将被修正为0,确保交集面积正确计算为0。
🦆
如果两个矩形没有任何重叠,算法的输出是否仍然正确,尤其是关于交集面积的计算?
是的,如果两个矩形没有任何重叠,算法的输出仍然是正确的。在这种情况下,通过min和max函数计算得出的交集宽度和高度将是负数或零,进而使用max函数调整为0。因此,交集面积将计算为0,最终输出的面积将是两个矩形面积的简单相加,这是正确的结果。

相关问题

矩形重叠

矩形以列表 [x1, y1, x2, y2] 的形式表示,其中 (x1, y1) 为左下角的坐标,(x2, y2) 是右上角的坐标。矩形的上下边平行于 x 轴,左右边平行于 y 轴。

如果相交的面积为 ,则称两矩形重叠。需要明确的是,只在角或边接触的两个矩形不构成重叠。

给出两个矩形 rec1rec2 。如果它们重叠,返回 true;否则,返回 false

 

示例 1:

输入:rec1 = [0,0,2,2], rec2 = [1,1,3,3]
输出:true

示例 2:

输入:rec1 = [0,0,1,1], rec2 = [1,0,2,1]
输出:false

示例 3:

输入:rec1 = [0,0,1,1], rec2 = [2,2,3,3]
输出:false

 

提示:

  • rect1.length == 4
  • rect2.length == 4
  • -109 <= rec1[i], rec2[i] <= 109
  • rec1rec2 表示一个面积不为零的有效矩形