freeCodeCamp/curriculum/challenges/ukrainian/10-coding-interview-prep/rosetta-code/closest-pair-problem.md

id, title, challengeType, forumTopicId, dashedName

id	title	challengeType	forumTopicId	dashedName
5951a53863c8a34f02bf1bdc	Задача про найближчу пару	1	302232	closest-pair-problem

--description--

Надайте функцію для пошуку двох найближчих точок серед поданого набору точок у двох вимірах.

Найпростіше рішення це O(n^2) алгоритм (який ми можемо назвати brute-force algorithm); цей псевдо-код (з використанням індексів) може бути простим:

bruteForceClosestPair of P(1), P(2), ... P(N)
if N < 2 then
  return ∞
else
  minDistance ← |P(1) - P(2)|
  minPoints ← { P(1), P(2) }
  foreach i ∈ [1, N-1]
    foreach j ∈ [i+1, N]
      if |P(i) - P(j)| < minDistance then
        minDistance ← |P(i) - P(j)|
        minPoints ← { P(i), P(j) }
      endif
    endfor
  endfor
  return minDistance, minPoints
endif

Кращий алгоритм базується на рекурсивному розподілі та підхопленні, який є псевдо-кодом O(n\log n):

closestPair of (xP, yP)
  where xP is P(1) .. P(N) sorted by x coordinate, and
  yP is P(1) .. P(N) sorted by y coordinate (ascending order)
if N ≤ 3 then
  return closest points of xP using brute-force algorithm
else
  xL ← points of xP from 1 to ⌈N/2⌉
  xR ← points of xP from ⌈N/2⌉+1 to N
  xm ← xP(⌈N/2⌉)x
  yL ← { p ∈ yP : px ≤ xm }
  yR ← { p ∈ yP : px > xm }
  (dL, pairL) ← closestPair of (xL, yL)
  (dR, pairR) ← closestPair of (xR, yR)
  (dmin, pairMin) ← (dR, pairR)
  if dL < dR then
    (dmin, pairMin) ← (dL, pairL)
  endif
  yS ← { p ∈ yP : |xm - px| < dmin }
  nS ← number of points in yS
  (closest, closestPair) ← (dmin, pairMin)
  for i from 1 to nS - 1
    k ← i + 1
    while k ≤ nS and yS(k)y - yS(i)y < dmin
      if |yS(k) - yS(i)| < closest then
        (closest, closestPair) ← (|yS(k) - yS(i)|, {yS(k), yS(i)})
      endif
      k ← k + 1
    endwhile
  endfor
  return closest, closestPair
endif

Для вхідних даних, слід очікувати, що аргумент буде масивом з Point об'єктами, і x та y заданими числами. Поверніть об'єкт, що містить ключові пари значень для distance та pair (пара двох найближчих точок).

Наприклад, getClosestPair з вхідним масивом points:

const points = [
  new Point(1, 2),
  new Point(3, 3),
  new Point(2, 2)
];

Має повернути:

{
  distance: 1,
  pair: [
    {
      x: 1,
      y: 2
    },
    {
      x: 2,
      y: 2
    }
  ]
}

Note: Сортуйте pair масиви за їхніми x значеннями у зростаючому порядку.

--hints--

getClosestPair має бути функцією.

assert(typeof getClosestPair === 'function');

getClosestPair(points1).distance має бути 0.0894096443343775.

assert.equal(getClosestPair(points1).distance, answer1.distance);

getClosestPair(points1).pair має бути [ { x: 7.46489, y: 4.6268 }, { x: 7.46911, y: 4.71611 } ].

assert.deepEqual(
  JSON.parse(JSON.stringify(getClosestPair(points1))).pair,
  answer1.pair
);

getClosestPair(points2).distance має бути 65.06919393998976.

assert.equal(getClosestPair(points2).distance, answer2.distance);

getClosestPair(points2).pair має бути [ { x: 37134, y: 1963 }, { x: 37181, y: 2008 } ].

assert.deepEqual(
  JSON.parse(JSON.stringify(getClosestPair(points2))).pair,
  answer2.pair
);

getClosestPair(points3).distance має бути 6754.625082119658.

assert.equal(getClosestPair(points3).distance, answer3.distance);

getClosestPair(points3).pair має бути [ { x: 46817, y: 64975 }, { x: 48953, y: 58567 } ].

assert.deepEqual(
  JSON.parse(JSON.stringify(getClosestPair(points3))).pair,
  answer3.pair
);

--seed--

--after-user-code--

const points1 = [
    new Point(0.748501, 4.09624),
    new Point(3.00302, 5.26164),
    new Point(3.61878,  9.52232),
    new Point(7.46911,  4.71611),
    new Point(5.7819,   2.69367),
    new Point(2.34709,  8.74782),
    new Point(2.87169,  5.97774),
    new Point(6.33101,  0.463131),
    new Point(7.46489,  4.6268),
    new Point(1.45428,  0.087596)
];

const answer1 = {
  distance: 0.0894096443343775,
  pair: [
    {
      x: 7.46489,
      y: 4.6268
    },
    {
      x: 7.46911,
      y: 4.71611
    }
  ]
};

const points2 = [
  new Point(37100, 13118),
  new Point(37134, 1963),
  new Point(37181, 2008),
  new Point(37276, 21611),
  new Point(37307, 9320)
];

const answer2 = {
  distance: 65.06919393998976,
  pair: [
    {
      x: 37134,
      y: 1963
    },
    {
      x: 37181,
      y: 2008
    }
  ]
};

const points3 = [
  new Point(16910, 54699),
  new Point(14773, 61107),
  new Point(95547, 45344),
  new Point(95951, 17573),
  new Point(5824, 41072),
  new Point(8769, 52562),
  new Point(21182, 41881),
  new Point(53226, 45749),
  new Point(68180, 887),
  new Point(29322, 44017),
  new Point(46817, 64975),
  new Point(10501, 483),
  new Point(57094, 60703),
  new Point(23318, 35472),
  new Point(72452, 88070),
  new Point(67775, 28659),
  new Point(19450, 20518),
  new Point(17314, 26927),
  new Point(98088, 11164),
  new Point(25050, 56835),
  new Point(8364, 6892),
  new Point(37868, 18382),
  new Point(23723, 7701),
  new Point(55767, 11569),
  new Point(70721, 66707),
  new Point(31863, 9837),
  new Point(49358, 30795),
  new Point(13041, 39744),
  new Point(59635, 26523),
  new Point(25859, 1292),
  new Point(1551, 53890),
  new Point(70316, 94479),
  new Point(48549, 86338),
  new Point(46413, 92747),
  new Point(27186, 50426),
  new Point(27591, 22655),
  new Point(10905, 46153),
  new Point(40408, 84202),
  new Point(52821, 73520),
  new Point(84865, 77388),
  new Point(99819, 32527),
  new Point(34404, 75657),
  new Point(78457, 96615),
  new Point(42140, 5564),
  new Point(62175, 92342),
  new Point(54958, 67112),
  new Point(4092, 19709),
  new Point(99415, 60298),
  new Point(51090, 52158),
  new Point(48953, 58567)
];

const answer3 = {
  distance: 6754.625082119658,
  pair: [
    {
      x: 46817,
      y: 64975
    },
    {
      x: 48953,
      y: 58567
    }
  ]
}

--seed-contents--

const Point = function(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
};
Point.prototype.getX = function() {
  return this.x;
};
Point.prototype.getY = function() {
  return this.y;
};

function getClosestPair(pointsArr) {

  return true;
}

--solutions--

const Point = function(x, y) {
  this.x = x;
  this.y = y;
};
Point.prototype.getX = function() {
  return this.x;
};
Point.prototype.getY = function() {
  return this.y;
};

const mergeSort = function mergeSort(points, comp) {
    if(points.length < 2) return points;

    var n = points.length,
        i = 0,
        j = 0,
        leftN = Math.floor(n / 2),
        rightN = leftN;

    var leftPart = mergeSort( points.slice(0, leftN), comp),
        rightPart = mergeSort( points.slice(rightN), comp );

    var sortedPart = [];

    while((i < leftPart.length) && (j < rightPart.length)) {
        if(comp(leftPart[i], rightPart[j]) < 0) {
            sortedPart.push(leftPart[i]);
            i += 1;
        }
        else {
            sortedPart.push(rightPart[j]);
            j += 1;
        }
    }
    while(i < leftPart.length) {
        sortedPart.push(leftPart[i]);
        i += 1;
    }
    while(j < rightPart.length) {
        sortedPart.push(rightPart[j]);
        j += 1;
    }
    return sortedPart;
};

const closestPair = function _closestPair(Px, Py) {
    if(Px.length < 2) return { distance: Infinity, pair: [ new Point(0, 0), new Point(0, 0) ] };
    if(Px.length < 3) {
        //find euclid distance
        var d = Math.sqrt( Math.pow(Math.abs(Px[1].x - Px[0].x), 2) + Math.pow(Math.abs(Px[1].y - Px[0].y), 2) );
        return {
            distance: d,
            pair: [ Px[0], Px[1] ]
        };
    }

    var n = Px.length,
        leftN = Math.floor(n / 2),
        rightN = leftN;

    var Xl = Px.slice(0, leftN),
        Xr = Px.slice(rightN),
        Xm = Xl[leftN - 1],
        Yl = [],
        Yr = [];
    //separate Py
    for(var i = 0; i < Py.length; i += 1) {
        if(Py[i].x <= Xm.x)
            Yl.push(Py[i]);
        else
            Yr.push(Py[i]);
    }

    var dLeft = _closestPair(Xl, Yl),
        dRight = _closestPair(Xr, Yr);

    var minDelta = dLeft.distance,
        closestPair = dLeft.pair;
    if(dLeft.distance > dRight.distance) {
        minDelta = dRight.distance;
        closestPair = dRight.pair;
    }

    //filter points around Xm within delta (minDelta)
    var closeY = [];
    for(i = 0; i < Py.length; i += 1) {
        if(Math.abs(Py[i].x - Xm.x) < minDelta) closeY.push(Py[i]);
    }
    //find min within delta. 8 steps max
    for(i = 0; i < closeY.length; i += 1) {
        for(var j = i + 1; j < Math.min( (i + 8), closeY.length ); j += 1) {
            var d = Math.sqrt( Math.pow(Math.abs(closeY[j].x - closeY[i].x), 2) + Math.pow(Math.abs(closeY[j].y - closeY[i].y), 2) );
            if(d < minDelta) {
                minDelta = d;
                closestPair = [ closeY[i], closeY[j] ]
            }
        }
    }

    return {
        distance: minDelta,
        pair: closestPair.sort((pointA, pointB) => pointA.x - pointB.x)
    };
};

function getClosestPair(points) {
  const sortX = function(a, b) { return (a.x < b.x) ? -1 : ((a.x > b.x) ? 1 : 0); }
  const sortY = function(a, b) { return (a.y < b.y) ? -1 : ((a.y > b.y) ? 1 : 0); }

  const Px = mergeSort(points, sortX);
  const Py = mergeSort(points, sortY);

  return closestPair(Px, Py);
}