Algorithm for finding enclosing circles for 3 other circles

I have 3 circles which may/may not be touching each other. Is it possible to find algorithmically circle which contains all those circles and have the minimal size?

It seems to be smallest-circle problem but with circles instead of points. I do not think Welzl’s algorithm can be used for this case.

I also think that algorithms for computing Circumcircle of triangle can not be used.

Any ideas what could be a good approach?

Algorithm:

  • If one circle encompasses the other two, return that circle as the result.
  • For any two given circles, calculate the distance between their centers.
  • For any two circles, if one circle is large enough to fully contain the other one, return the larger one. Otherwise, calculate the smallest enclosing circle that contains both circles.
  • For three circles, first try enclosing them pairwise using the find_enclosing_circle_two. If any pair can enclose the third circle, return that enclosing circle.
  • If no pairwise solution works, compute the weighted center of the three circles, with weights inversely proportional to their radii.
  • Calculate the radius of the enclosing circle by finding out the max distance from the center to the edges of all the three circles.

Implementation:

import math
import matplotlib.pyplot as plt


def get_smallest(c1, r1, c2, r2, c3, r3):
    def get_eucl_dist(p1, p2):
        return math.sqrt((p1[0] - p2[0]) ** 2 + (p1[1] - p2[1]) ** 2)

    def encompass(c, r, cirs):
        return all(get_eucl_dist(c, cir[0]) + cir[1] <= r for cir in cirs)

    def find_enclosing_circle_two(c1, r1, c2, r2):
        d = get_eucl_dist(c1, c2)
        if r1 >= r2 + d:
            return c1, r1
        if r2 >= r1 + d:
            return c2, r2
        new_r = (d + r1 + r2) / 2
        t = (new_r - r1) / d
        new_c = (c1[0] + t * (c2[0] - c1[0]), c1[1] + t * (c2[1] - c1[1]))
        return new_c, new_r

    def find_enclosing_circle_three(c1, r1, c2, r2, c3, r3):
        c12, r12 = find_enclosing_circle_two(c1, r1, c2, r2)
        if encompass(c12, r12, [(c3, r3)]):
            return c12, r12
        c23, r23 = find_enclosing_circle_two(c2, r2, c3, r3)
        if encompass(c23, r23, [(c1, r1)]):
            return c23, r23
        c31, r31 = find_enclosing_circle_two(c3, r3, c1, r1)
        if encompass(c31, r31, [(c2, r2)]):
            return c31, r31

        def get_weighted_center_of_three_cirs(p1, r1, p2, r2, p3, r3):
            W = [1 / r1, 1 / r2, 1 / r3]
            total_w = sum(W)
            x = (W[0] * p1[0] + W[1] * p2[0] + W[2] * p3[0]) / total_w
            y = (W[0] * p1[1] + W[1] * p2[1] + W[2] * p3[1]) / total_w
            return (x, y)

        c = get_weighted_center_of_three_cirs(c1, r1, c2, r2, c3, r3)
        r = max(get_eucl_dist(c, c1) + r1, get_eucl_dist(c, c2) + r2, get_eucl_dist(c, c3) + r3)
        return c, r

    return find_enclosing_circle_three(c1, r1, c2, r2, c3, r3)


cirs = (((10, 11), 5), ((7, 8), 3), ((13, 9), 4))

c1, r1 = cirs[0]
c2, r2 = cirs[1]
c3, r3 = cirs[2]

sm_c, sm_r = get_smallest(c1, r1, c2, r2, c3, r3)

fig, ax = plt.subplots()
for ct, rd in cirs:
    cir = plt.Circle(ct, rd, color='blue', alpha=0.2)
    ax.add_patch(cir)

ax.add_patch(plt.Circle(sm_c, sm_r, color='green', alpha=0.2, linewidth=1))

for ct, _ in cirs:
    ax.plot(ct[0], ct[1], 'bo')

ax.plot(sm_c[0], sm_c[1], 'ro')

ax.set_xlim(0, 20)
ax.set_ylim(0, 20)
ax.set_aspect('equal')
plt.grid(True)
plt.show()

Result

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật