e-olymp 1482. Умножение матриц

Задача

Пусть даны две прямоугольные матрицы $A$ и $B$ размерности $m \times n$ и $n \times q$ соответственно:
$$A = \begin{bmatrix} a_{11} & a_{12} & \ldots & a_{1n} \\ a_{21} & a_{22} & \ldots & a_{2n} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ a_{m1} & a_{m2} & \ldots & a_{mn} \end{bmatrix} \; , \; B = \begin{bmatrix} b_{11} & b_{12} & \ldots & b_{1q} \\ b_{21} & b_{22} & \ldots & b_{2q} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ b_{n1} & b_{n2} & \ldots & b_{nq} \end{bmatrix} .$$
Тогда матрица $C$ размерностью $m \times q$ называется их произведением:
$$C = \begin{bmatrix} c_{11} & c_{12} & \ldots & c_{1q} \\ c_{21} & c_{22} & \ldots & c_{2q} \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ c_{m1} & c_{m2} & \ldots & c_{mq} \end{bmatrix} ,$$
где: $$c_{i,j} = \sum_{r=1}^{n} a_{i,r}b_{r,j} \; \left(i = 1, 2, \ldots m; j = 1, 2, \ldots q\right).$$
Операция умножения двух матриц выполнима только в том случае, если число столбцов в первом сомножителе равно числу строк во втором; в этом случае говорят, что форма матриц согласована.

Задано две матрицы $A$ и $B$. Найти их произведение.

Входные данные

В первой строке задано $2$ натуральных числа $n_a$ и $m_a$ – размерность матрицы $A$. В последующих $n_a$ строках задано по $m_a$ чисел – элементы $a_{ij}$ матрицы $A$. В $\left(n_a + 2\right)$-й строке задано $2$ натуральных числа $n_b$ и $m_b$ – размерность матрицы $B$. В последующих $n_b$ строках задано по $m_b$ чисел – элементы $b_{ij}$ матрицы $B$. Размерность матриц не превышает $100 \times 100$, все элементы матриц целые числа, не превышающие по модулю $100$.

Выходные данные

В первой строке вывести размерность итоговой матрицы $C$: $n_с$ и $m_c$. В последующих $n_с$ строках вывести через пробел по $m_c$ чисел – соответствующие элементы $c_{ij}$ матрицы $C$. Если умножать матрицы нельзя — в первой и единственной строке вывести число $\; -1$.

Тесты

Входные данные Выходные данные
2 3
1 3 4
5 -2 3
3 3
1 3 2
2 1 3
0 -1 1
2 3
7 2 15
1 10 7
3 3
1 5 3
2 6 1
7 -1 -3
3 2
3 6
-1 1
3 1
3 2
7 14
3 19
13 38
4 4
4 8 -18 16
3 7 14 -42
2 1 1 7
4 9 5 -2
4 4
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
4 4
4 8 -18 16
3 7 14 -42
2 1 1 7
4 9 5 -2
3 3
5 7 -1
8 9 3
0 -6 17
2 3
7 -15 1
8 8 2
-1
2 3
57 -49 31
89 11 -37
3 1
19
-19
0
2 1
2014
1482

Код программы

 

Решение

Для начала, считываем данные матрицы $A$ из входного потока и записываем их в двумерный динамический массив. Далее, получив данные о размерности второй матрицы, мы можем определить, выполнима ли операция умножения, и если нет, то прервать выполнение программы. Если операция умножения данных матриц выполнима, то считываем и записываем данные второй матрицы, после чего, по приведённой выше формуле вычисляем произведение матриц $C = A \times B.$ Наконец, выводим полученную матрицу $C.$

Ссылки

Условие задачи на e-olymp
Код задачи на ideone
Умножение матриц на Wikipedia

e-olymp 5282. Седловые точки

Задача

Задана матрица [latex]K[/latex], содержащая [latex]n[/latex] строк и [latex]m[/latex] столбцов. Седловой точкой этой матрицы назовём элемент, который одновременно является минимумом в своей строке и максимумом в своём столбце.
Найдите количество седловых точек заданной матрицы.
Saddle point

Входные данные

Первая строка содержит целые числа [latex]n[/latex] и [latex]m[/latex]. [latex](1 ≤ n, m ≤ 750)[/latex]. Далее следуют [latex]n[/latex] строк по [latex]m[/latex] чисел в каждой. [latex]j[/latex]-ое число [latex]i[/latex]-ой строки равно [latex]k_{ij}[/latex]. Все [latex]k_{ij}[/latex] по модулю не превосходят [latex]1000[/latex].

Выходные данные

Выведите количество седловых точек.

Тесты

# Входные данные Выходные данные
1 2 2
0 0
0 0
4
2 3 3
1 2 3
4 3 6
9 5 3
0
3 4 4
1 2 0 0
2 2 4 4
0 0 1 1
3 4 2 1
0
4 2 2
3 2
1 1
1

Код программы

Решение задачи

Для каждой строки, будем осуществлять два прохода. В первом найдем минимальное число, а во втором, если значение очередного элемента будет являться в ней минимумом, то проверим будет ли оно максимумом в своем столбце таким образом, что если элемент заранее созданного массива [latex]([/latex] в котором изначально лежат все [latex]Unknown ([/latex] заранее созданная константа равная [latex]1001[/latex][latex] ([/latex] так как по условию, числа которые мы вводим не больше чем [latex]1000 ) ) )[/latex] не равен [latex]Unknown[/latex], то просто сравним элемент массива с минимумом, иначе найдем максимум для данного столбца и положим его в массив, о котором шла речь ранее и сравним уже это число с минимумом строки. Если они совпадают, то это и есть седловая точка!

Ссылки

Условие задачи на e-olymp.com.

Код решения на ideone.com.

ML30. Объём параллелепипеда

Задача. Найти объём параллелепипеда три стороны которого образованы векторами [latex] \overrightarrow{a}=(a_x,a_y,a_z),[/latex] [latex]\overrightarrow{b}=(b_x,b_y,b_z)[/latex] и [latex]\overrightarrow{c}=(c_x,c_y,c_z).[/latex]

Входные данные: Координаты векторов [latex]\overrightarrow{a},[/latex] [latex] \overrightarrow{b},[/latex] [latex]\overrightarrow{c}. [/latex]

Выходные данные: Объём параллелепипеда.

Тесты

Входные данные Выходные  данные
0 0 1 0 1 0 1 0 0  1
0 0 0 1 0 0 0 0 1  0
1 0 0 0 0 1 0 0 1  0
2 5 3 4 1 0 -2 7 6  18
3 5 1 0 -7 2 6 -4 5  21

Код программы

Решение

Для решения данной задачи можно составить матрицу и вывести из неё формулу для нахождения определителя:
[latex]\triangle = \begin{vmatrix}a_x & a_y & a_z \\ b_x & b_y & b_z \\ c_x & c_y & c_z\end{vmatrix} =[/latex] [latex] a_x \left(b_y c_z+c_y b_z\right)[/latex] [latex]-a_y \left(b_x c_z+c_x b_z\right)+[/latex] [latex]a_z\left(b_x c_y+c_x b_y\right).[/latex]

Модуль определителя матрицы равен объёму параллелепипеда.

Решение на ideone.

ML28. Объём тетраэдра

Задача

Найти объём тетраэдра три стороны которого образованы векторами [latex]\vec {a} = \left( x_a, y_a, z_a \right)[/latex], [latex]\vec {b} = \left( x_b, y_b, z_x \right)[/latex], [latex]\vec {c} = \left( x_c, y_c, z_c \right)[/latex].

Пояснительный рисунок

Пояснительный рисунок к ML28

Входные данные

Координаты векторов [latex]\vec {a}[/latex], [latex]\vec {b}[/latex], [latex]\vec {c}[/latex].

Выходные данные

Объём тетраэдра.

Тесты

Входные данные Выходные данные
[latex]x_a[/latex] [latex]y_a[/latex] [latex]z_a[/latex] [latex]x_b[/latex] [latex]y_b[/latex] [latex]z_b[/latex] [latex]x_c[/latex] [latex]y_c[/latex] [latex]z_c[/latex] [latex]V[/latex]
0 0 1 0 1 0 1 0 0 0.166667
3 6 3 1 3 -2 2 2 2 3
0 0 0 1 3 -2 2 2 2 0

Код программы

Решение задачи

Так как тетраэдр построен на векторах [latex]\vec {a} = \left( x_a, y_a, z_a \right)[/latex], [latex]\vec {b} = \left( x_b, y_b, z_x \right)[/latex], [latex]\vec {c} = \left( x_c, y_c, z_c \right)[/latex], для данной задачи оптимальным решением будет использовать следующие формулы:

  1. [latex]V = \frac {|\Delta|} {6}[/latex], где [latex]V[/latex] — объём тетраэдра, а [latex]\Delta[/latex] — определитель матрицы.
  2. [latex] \Delta =
    \begin{vmatrix}
    x_a & y_a & z_a \\
    x_b & y_b & z_b \\
    x_c & y_c & z_c
    \end{vmatrix}
    = x_a \left(y_b z_c-z_b y_c \right)-x_b \left( y_a z_c-z_a y_c \right)+x_c \left( y_a z_b-z_a y_b \right)
    [/latex].

Итоги:

  • если значение определителя матрицы равно нулю, то либо некоторые из заданных векторов коллинеарны, либо нулевые, либо все они лежат в одной плоскости. Во всех этих случаях тетраэдр не может существовать, и программа выведет [latex]0[/latex];
  • если значение определителя не равно нулю, то программа вычислит объём тетраэдра. В случае, если определитель примет отрицательное значение, программа домножит значение объёма на [latex]-1[/latex], в результате чего оно станет положительным.

Ссылки

А406

Задача

С помощью [latex]x_{ij}, i=1,2; j=1,\ldots,n.[/latex] — действительной матрицы на плоскости задано n точек так, что [latex]x_{1j}, x_{2j}[/latex] — координаты [latex]j[/latex] — точки. Точки попарно соединены отрезками. Найти длину наибольшего отрезка.

Тест

n Матрица [latex]x_{ij}, i=1,2.[/latex] Длина наибольшего отрезка  Комментарий
3  

2 8 4

9 1 5

10 Пройдено
4  

6 14 2 1

9 3 8 0

13.3417 Пройдено
5  

1 8 4 3 7

2 9 5 0 11

11.7047 Пройдено

Код программы:

Ход решения:

  1. Вводим матрицу построчно (не очень удобно).
  2. Находим длину наибольшего отрезка.
    С помощью вложенных циклов мы находим длины всех отрезков по формуле
    [latex] AB=\sqrt{(x_{2}-x_{1})^{2}+(y_{2}-y_{1})^{2}}, A(x_{1},y_{1}), B(x_{2},y_{2}). [/latex]
  3. По алгоритму нахождения максимума находим длину наибольшего отрезка.
  4. Выводим матрицу.
  5. Выводим длину наибольшего отрезка.
    Ссылка на код

Ю4.12

Задача: Все ненулевые элементы матрицы [latex]D(k,l)[/latex] расположить в начале массива [latex]E(k \times l)[/latex] и подсчитать их количество.

K L Матрица D Ненулевые элементы матрицы E Количество ненулевых элементов
2 3 2 7 0
1 4 9
 2 7 1 4 9  5
3 4 6 7 4 2
9 0 1 3
0 8 0 19
 6 7 4 2 9 1 3 8 19  9
4 2  8 9
0 1
5 2
7 26
 8 9 1 5 2 7 26 8

Заполняем матрицу с клавиатуры посредством циклов.
Выводим ненулевые элементы.
Выводим их количество.
Выводим матрицу D.

Ссылка на код