KM31. Бумажные многоугольники

Задача

Задача из журнала «Квант» №7 1970 г.
Квадратный лист бумаги разрезают по прямой на две части. Одну из полученных частей снова разрезают на две части, и так делают много раз. Какое наименьшее число разрезов [latex]r[/latex] нужно сделать, чтобы среди полученных частей оказалось [latex]n[/latex] [latex]k[/latex] -угольников?

Входные данные:

Количество многоугольников [latex]n[/latex].
Количество углов многоугольника [latex]k[/latex].

Выходные данные:

Количество разрезов [latex]r[/latex].

Пример получения двух шестиугольников за 5 разрезов

Пример получения двух шестиугольников за 5 разрезов

Тесты

 Входные данные  Выходные данные
 №  [latex]n[/latex]  [latex]k[/latex]  [latex]r[/latex]
 1  100  20  1699
 2  14  3  13
 3  1  3  1
 4  40  360  14279
 5  2  6  5

Код программы

Решение

При каждом разрезе количество кусков бумаги [latex]n[/latex] увеличивается на [latex]1[/latex]. Общее количество вершин [latex]k[/latex] будет увеличиваться в зависимости от места разреза. Таким образом при разрезе через две стороны общее количество вершин будет увеличиваться на [latex]4[/latex]. При разрезе через две вершины общее количество вершин увеличивается на [latex]2[/latex], а при разрезе через сторону и вершину — на [latex]3[/latex].

При [latex]k>3[/latex] сначала разделим лист на [latex]n[/latex] четырёхугольников при помощи разрезов через противоположные стороны. На это нам понадобиться [latex]n-1[/latex] разрезов. Затем можем, при помощи разрезов через соседние стороны, превращать каждый четырехугольник в [latex]k[/latex] — угольник, на что понадобиться [latex]k-4[/latex] разрезов.Выходит, что на получение [latex]n[/latex] [latex]k[/latex]- угольников нужно сделать не меньше [latex]n(k-4)+n-1[/latex] разрезов, значит [latex]r=n(k-3)-1[/latex].

Если же [latex]k=3[/latex], то нам нужно, наоборот, уменьшить количество вершин. Тогда первый разрез сделаем через две вершины квадрата — получаем два треугольника, затем каждым разрезом через вершину и сторону увеличиваем количество треугольников на [latex]1[/latex] пока не получим [latex]n[/latex]. В таком случае [latex]r= n-1 [/latex]. Исключение: если [latex]n=1[/latex], то [latex]r=1.[/latex]

Ссылки

Ю 3.4

Задача: Прямоугольник на плоскости [latex]a \le x \le b, \quad c \le y \le d[/latex] задаётся четырьмя числами (его габаритами): [latex]a, b, c, d.[/latex] Последовательно вводятся габариты [latex]n[/latex] прямоугольников. В процессе ввода находить площадь их пересечения, не запоминая самих габаритов.

NI — «no intersection» — нет общего сегмента

[latex]a[/latex] [latex]b[/latex] [latex]c[/latex] [latex]d[/latex] [latex]S[/latex] Комментарий
1 -5 -3 1 4 NI Пройден: нет общего интервала
-2 0 1 4
2 0 4.5 1.2 4.6 NI Пройден: нет общего интервала
2 4 5 7.4
3 2 5 1 4 NI Пройден: общая сторона не считается пересечением, т.к. даёт нулевую площадь
5 6 1 4
4 2 4 2 4 4 Пройден
2 4 2 4
5 2 5 1 4 NI Пройден: не все данные прямоугольники имеют общий сегмент
0 3 2 3
6 7 3 5
6 0 7 0 3 1 Пройден
2 6 1 5
3 5 2 5
4 8 2 3
 

Алгоритм решения:
1. Для удобства, запрограммировать задачу можно, сведя её к одномерному случаю: рассматривать проекции сторон прямоугольников на координатные оси. (см. рис. 1)
2. Проверка на пересечение: данные прямоугольники пересекаются и имеют общую площадь, если их проекции имеют общий интервал значений, больший одной точки.
3. Так как запоминать габариты прямоугольников нельзя по условию, работать будем с габаритами «общего» прямоугольника, которые сохраняются соотв. в переменные [latex]x1 \le x2, y1 \le y2[/latex]. Если новый прямоугольник пересекается с «общим», то определить обновленные габариты общего прямоугольника и рассчитать площадь(см. рис. 2). Если не пересекается, то выполнение программы прерывается, т.к. нужно вывести площадь прямоугольника, общего для всех [latex]n[/latex] прямоугольников.

Значения переменных в условии задачи не ограничены, так что для хранения габаритов был использован тип double, для всех порядковых переменных — тип int.

Протестировать решение можно по ссылке.