bzoj 1013 JSOI2008 球形空间产生器 sphere 题解

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【原题】

1013: [JSOI2008]球形空间产生器sphere

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Description

有一个球形空间产生器能够在n维空间中产生一个坚硬的球体。现在,你被困在了这个n维球体中,你只知道球面上n+1个点的坐标,你需要以最快的速度确定这个n维球体的球心坐标,以便于摧毁这个球形空间产生器。

Input

第一行是一个整数,n。接下来的n+1行,每行有n个实数,表示球面上一点的n维坐标。每一个实数精确到小数点后6位,且其绝对值都不超过20000。

Output

有且只有一行,依次给出球心的n维坐标(n个实数),两个实数之间用一个空格隔开。每个实数精确到小数点后3位。数据保证有解。你的答案必须和标准输出一模一样才能够得分。

Sample Input

2
0.0 0.0
-1.0 1.0
1.0 0.0

Sample Output

0.500 1.500

HINT

数据规模:

对于40%的数据,1<=n<=3

对于100%的数据,1<=n<=10

提示:给出两个定义:

1、 球心:到球面上任意一点距离都相等的点。

2、 距离:设两个n为空间上的点A, B的坐标为(a1, a2, …, an), (b1, b2, …, bn),则AB的距离定义为:dist = sqrt( (a1-b1)^2 + (a2-b2)^2 + … + (an-bn)^2 )


【高斯算法的介绍】为了做这道题,磕了一个上午的高斯消元,但是各种教程都看不懂~~(我太弱了)于是只好自己研究,结果就想出来了。但是肯能和正统思路不同啊,勿喷。

设a1x+b1y+c1z=d1

    a2x+b2y+c2z=d2

    a3x+b3y+c3z=d3

高斯消元和“加减法解方程”的思想很类似。根据第一个式子的系数a1,我们可以把二三中的x给消掉(系数变成0)。如第二个式子乘a1,第一个式子乘a2,再两式相减。(也可以第二个式子乘a1/a2)同理,我们根据第二个式子,把三的y给消掉。做到最后一个式子的时候只剩下c3z=d3,z迎刃而解。然后,我们再倒回上去解。

【注意】为了避免0的情况,同时使计算更加高效,我们每次找到剩下的式子中系数的绝对值最大的进行计算。

【题目的转化】首先我们把sqrt平方,再展开,化成一般的n次式的形式。

【代码】

#include<cstdio>
#include<cmath>
using namespace std;
const int N=50;
int n,i,j,k,p;
double map[N][N];long double s[N],f[N][N],ans[N],max,t,temp;
int main()
{
  freopen("sphere.in","r",stdin);
  freopen("sphere.out","w",stdout);
  scanf("%d",&n);
  for (i=1;i<=n+1;i++)
    for (j=1;j<=n;j++)
      scanf("%lf",&map[i][j]);
  for (i=1;i<=n;i++)
  {
    s[i]=0;
    for (j=1;j<=n;j++) s[i]+=map[i][j]*map[i][j];
    for (j=1;j<=n;j++) s[i]-=map[i+1][j]*map[i+1][j];
    for (j=1;j<=n;j++) f[i][j]=2*(map[i][j]-map[i+1][j]);
  }
  for (i=1;i<n;i++)
  {
    max=-1;
    for (j=i;j<=n;j++)
      if (fabs(f[j][i])>max) {max=fabs(f[j][i]);p=j;}
    if (p!=i) {for (j=1;j<=n;j++) {t=f[i][j];f[i][j]=f[p][j];f[p][j]=t;};t=s[i];s[i]=s[p];s[p]=t;}
    for (j=i+1;j<=n;j++)
    {
      temp=f[j][i];
      for (k=i;k<=n;k++)
        f[j][k]=f[i][k]*temp-f[j][k]*f[i][i];
      s[j]=s[i]*temp-s[j]*f[i][i];
    }
  }
  for (i=n;i>0;i--)
  {
    for (j=i+1;j<=n;j++)
      s[i]-=ans[j]*f[i][j];
    ans[i]=s[i]/f[i][i];
  }
  for (i=1;i<n;i++) printf("%.3lf ",(double)ans[i]);
  printf("%.3lf",(double)ans[n]);
  return 0;
}

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