e-olymp 12. Поврежденная картина

Задача

Римская цифра [latex]I[/latex], стоявшая на полу комнаты в точке с координатами [latex]X_0[/latex], [latex]Y_0[/latex], [latex]0[/latex] не выдержала отношения к решению задачи «Римские цифры» и упала на пол. Поскольку нижний конец был прикреплен шарнирно, то он остался на месте, а верхний оказался в точке с координатами [latex]X_1[/latex], [latex]Y_1[/latex], [latex]0[/latex]. В комнате стояла строго вертикально бумажная картина. Зная координаты концов нижнего основания [latex]X_2[/latex], [latex]Y_2[/latex], [latex]0[/latex] и [latex]X_3[/latex], [latex]Y_3[/latex], [latex]0[/latex] и высоту картины [latex]H[/latex] найти длину «разрыва бумаги» на картине.

Входные данные

Во входной строке записано 9 чисел [latex]X_0, Y_0, X_1, Y_1, X_2, Y_2, X_3, Y_3, H[/latex]. Все входные данные — целые числа, модуль которых не превышает [latex]10^9[/latex].

Выходные данные

Программа выводит единственное число – искомую величину с точностью до [latex]0.001[/latex].

Тесты

Входные данные Выходные данные
1 1 6 1 4 0 4 5 6 4.000
0 0 6 0 2 0 5 0 5 2.397
2 0 5 0 0 0 6 0 5 4.172
0 0 5 0 2 0 6 0 1 2.058
0 0 10 0 2 0 6 0 1 0.000

Решение задачи

Эта задача интересна тем, что для ее решения необходимо смоделировать большое количество разнообразных взаиморасположений картины и буквы. Далее  будут использоваться следующие обозначения: [latex]X_0[/latex]- основание буквы, [latex]X_1[/latex] — ее вершины, [latex]X_2[/latex] и [latex]X_3[/latex] — координаты основания картины, [latex]H[/latex] — высота картины.

1. [latex]X_0 X_1[/latex] и [latex]X_2 X_3[/latex] лежат на одной прямой

1.1. [latex]X_0[/latex] принадлежит [latex]X_2[/latex][latex]X_3[/latex]

1.1.1. [latex]X_1[/latex]принадлежит [latex]X_2[/latex][latex]X_3[/latex]

1.1.1.1 [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex] не превышает [latex]H[/latex]

В таком случае искомая величина — дуга [latex]O X1[/latex], равная [latex]\frac{1}{4} [/latex] длины окружности с радиусом, равным высоте буквы: [latex]O[/latex][latex]X_1[/latex] = [latex]\frac{П\times X_0 X_1}{2} [/latex]

1.1.1.2 [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex] больше, чем [latex]H[/latex]

в таком случае нам необходимо найти дугу [latex]NX_1[/latex],для этого умножив радиус на величину центрального угла: [latex]NX_1[/latex] =[latex]X_0 X_1 \times \arcsin \frac {H}{X_0 X_1}[/latex]

1.1.2 [latex]X_1[/latex] не принадлежит [latex]X_2 X_3[/latex]

1.1.2.1.[latex]X_2[/latex]  принадлежит [latex]X_0 X_1[/latex]

1.1.2.1.1. [latex]X_0 X_1[/latex] не превышает [latex]H[/latex]

В таком случае нам нужно найти дугу [latex]OM[/latex] по схожему с случаем 1.1.1.2 алгоритму: [latex]OM[/latex] = [latex]X_0 X_1 \times \arcsin \frac{X_0 X_3} {X_0 X_1} [/latex]

1.1.2.1.2. [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex] больше [latex]H[/latex]

1.1.2.1.2.1. [latex]X_0 X_1 < \sqrt{X_0 X_2^2 + H^2} [/latex]

В таком случае искомая величина равна дуге [latex]MN[/latex]= [latex]X_0 X_1 \times  (\arcsin \frac{H}{X_0 X_1} — \arccos \frac{X_0 X_3}  {X_0 X_1}))

1.1.2.2. данный случай аналогичен предыдущему.Единственное различие заключается в том,что точки [latex]X_2[/latex] и [latex]X_3[/latex] меняются местами в формулах.

1.2 [latex]Х_0[/latex]  не принадлежит [latex]X_2[/latex][latex]X_3[/latex]

1.2.1 [latex]X_1[/latex]принадлежит [latex]X_2[/latex][latex]X_3[/latex]

введем новую переменную [latex]A[/latex], равную расстоянию от [latex]X_0[/latex] до картины.

1.2.1.1 [latex]X_0 X_1[/latex] меньше, чем [latex]\sqrt{A^2 + H^2}[/latex]

В данном случае нам нужно найти дугу [latex]M X_1[/latex] = [latex]X_0 X_1 \times \arccos \frac{A}{X_0 X_1}[/latex]

 

1.2.1.2 [latex]X_0[/latex][latex]X_1[/latex] не меньше, чем [latex]\sqrt{A^2 + H^2}[/latex]

в этом случае нам нужно найти дугу [latex]МХ_1[/latex]= [latex]X_0 X_1 \times \arcsin \frac{A}{X_0 X_1}[/latex]

1.2.2. обе вершины цифры не принадлежат картине

Обозначим через [latex]A[/latex] расстояние от [latex]X_0[/latex] до дальней вершины картины.

1.2.2.1. [latex]X_0 X_1 < \sqrt{A^2 + H^2} [/latex]

Искомая величина — дуга [latex]MN[/latex] = [latex]X_0 X_1\times  (\arcsin \frac{H}{X_0 X_1} —  \arccos \frac{A}{X_0 X_1})[/latex]

2. [latex]X_0 X_1[/latex] и [latex]X_2 X_3[/latex] не лежат на одной прямой

2.1. [latex]X_0 X_1[/latex] пересекает [latex]X_2 X_3[/latex]

В этом случае длина разрыва будет равна длине отрезка [latex]MN[/latex] либо высоте картины, если она окажется меньше вышеупомянутого отрезка.

 

Для того, чтобы не рассматривать случаи, в которых искомая величина равна нулю (все оставшиеся), при создании переменной, в которой будем хранить ответ, сразу приравняем ее к нулю.

Ссылки

Условие задачи на сайте e-olymp
Код решения

Черная пятница

Разбор задачи с 1/8 ACM ICPC по украинскому региону 25 марта 2017.

Задача. Завтра черная пятница — самая большая новогодняя распродажа. Степан, как владелец магазина, принял решение, что цены всех товаров будет снижено на 25%. Он выяснил, что начальные цены на все товары делились на 4, поэтому после снижения цен все цены тоже выражаются целым числом. Степан вечером перед распродажей снял ценники с всех товаров и напечатал для каждого товара еще один ценник со скидкой. Он оставил их на столе, рассчитывая утром их развесить. Но, когда он пришел утром в магазин, то выяснилось, что уборщица смешала все ценники вместе, и теперь Степану нужно отделить старые ценники от новых.
Помогите ему.
Входные данные:
Первый ряд входного файла содержит одно число N (2 ≤ N ≤ 105), N — четное. Следующие N рядов содержат положительные числа не больше чем 109, которые идут в порядке возрастания по одному в ряду — числа со всех ценников (как старых так и новых). Гарантируется, что входные данные корректны, то есть решение существует.
Выходные данные:
Вывести N/2 целых числе в порядке возрастания — стоимость товаров после снижения цен.

Тесты

входные данные результат работы
6 30
30 40
40 45
42
45
56
60

Код задачи

Решение задачи
Так как нам изначально известно, общее количество ценников, то вводим их все в массив, где как нам уже сказано по условию, они будут располагаться в порядке возрастания. Значит, уже с первого элемента мы получим новую цену так как она будет точно меньше любой наименьшей до скидки. Находим старую цену соответствующую ей и обнуляем ее (это делается для оптимизации времени работы кода, чтоб потом мы не искали старую цену от этого элемента). Так же, после первого нахождения старой цены мы начинаем поиск остальных с этого же места, потому что меньше они точно не могут быть и наш алгоритм должен продвигаться только вперед.
Таким образом, мы проходим через все цены, выписываем все новые цены, а старые «выбрасываем» из-за ненужности.
Ссылка на код задачи

e-olymp 1060. Линии

Задача взята с сайта e-olymp.com.

Условие задачи

В таблице из [latex]n[/latex] строк и [latex]n[/latex] столбцов некоторые клетки заняты шариками, другие свободны. Выбран шарик, который нужно переместить, и место, куда его переместить. Выбранный шарик за один шаг перемещается в соседнюю по горизонтали или вертикали свободную клетку. Требуется выяснить, возможно ли переместить шарик из начальной клетки в заданную, и если возможно, то найти путь из наименьшего количества шагов.

Входные данные

В первой строке находится число [latex]n \left (2\leq n\leq 40 \right )[/latex], в каждой из следующих [latex]n[/latex] строк — по [latex]n[/latex] символов. Символом точки обозначена свободная клетка, латинской заглавной [latex]O[/latex] — шарик, [latex]@[/latex] — исходное положение шарика, который должен двигаться, латинской заглавной [latex]X[/latex] — конечное положение шарика.

Выходные данные

В первой строке выводится [latex]Y[/latex], если движение возможно, или [latex]N[/latex], если нет. Если движение возможно далее следует [latex]n[/latex] строк по [latex]n[/latex] символов — как и на вводе, но [latex]X[/latex], а также все точки на пути заменяются плюсами.

Тесты

Входные данные Выходные данные

Код программы

ideone.com

Засчитанное решение на e-olymp.com.

Решение

Для решения данной задачи можно использовать волновой алгоритм.  Считывая исходный массив с лабиринтом находим индексы начального и конечного положения шарика. Затем, начиная с начальной позиции проверяем проходимы ли соседние с ней клетки . Если клетка проходима и не была посещена ранее, помещаем ее в очередь и присваиваем соответствующей клетке массива, в котором хранится путь, значение на единицу большее, чем в начальной клетке. Так каждая помеченная клетка становится начальной, порождая шаги в соседние клетки, пока очередь не опустеет.

Затем, если клетка с конечным положением шарика достижима, необходимо восстановить кратчайший путь. Двигаясь от конечной позиции в начальную, на каждом шаге выбираем клетку значение которой на единицу меньше текущего положения, при этом символы в соответствующих клетках исходного лабиринта заменяем на символ [latex]+.[/latex]

e-olimp 2907. Можете ли Вы ответить на эти вопросы — 3

Условие

Задана последовательность целых чисел [latex]a_1, a_2, \ldots, a_n[/latex] ([latex]| a_i | \le 10000[/latex], [latex]1 \le n \le 50000[/latex]). Над ней Вам следует выполнить [latex]m[/latex] ([latex]m \le 50000[/latex]) операций:

  • модифицировать [latex]i[/latex]-ый элемент последовательности
  • для заданных [latex]x[/latex] и [latex]y[/latex] вывести [latex]MAX[/latex] [latex]\{ a_i + a_{i+1} + \ldots + a_j[/latex], [latex]x \le i \le j \le y \}[/latex]

Входные данные

Первая строка содержит значение n. Следующая строка содержит n целых чисел, задающих последовательность [latex]a_1, a_2, \ldots, a_n[/latex]. Третья строка содержит число [latex]m[/latex]. Следующие [latex]m[/latex] строк содержат запросы вида:

  • [latex]0[/latex] [latex]x[/latex] [latex]y[/latex]: изменить [latex]a_x[/latex] на [latex]y[/latex] ([latex]| y | \le 10000[/latex]).
  • [latex]1[/latex] [latex]x[/latex] [latex]y[/latex]: вывести [latex]MAX[/latex] [latex]\{ a_i + a_{i+1} + \ldots + a_j, x \le i \le j \le y \}[/latex]

Код программы

Для запроса на выполнение программы нажать здесь.

Ссылка на использованный алгоритм.

Ссылка на засчитанное решение.

AL15. Лабиринт

Условие

Матрица размера [latex]n*m[/latex] определяет некоторый лабиринт. B матрице элемент [latex]1[/latex] обозначает стену, а [latex]0[/latex] определяет свободное место. В первой строке матрицы определяются входы [latex]x_i[/latex], а в последней выходы [latex]y_i[/latex], [latex]i = 1, \ldots, k[/latex], [latex]k \leq n[/latex] которые должны быть нулевыми элементами.

Необходимо определить, можно ли:

а) провести [latex]k[/latex] человек от входа [latex]x_i[/latex] до выхода [latex]y_i[/latex] соответственно, [latex]i = 1, \ldots, k[/latex], таким образом, чтобы каждое свободное место посещалось не более одного раза.

б) то же, но человека можно выводить чеpез любой из выходов. Примечание: Движение в лабиринте осуществляется только по вертикали или горизонтали.

Входные данные

Числа [latex]n[/latex] и [latex]m[/latex] определяющие кол-во строк и столбцов соответственно, [latex]1 \leq n, m \leq 10^4[/latex]. Количество входов [latex]k[/latex]  равно кол-ву выходов, [latex]1 \leq k \leq min(1000, n)[/latex]. Число [latex]k[/latex] не является частью входных данных (не подается на вход программы).

Выходные данные

[latex]YES[/latex], если соответствующий набор маршрутов существует, [latex]NO[/latex] — в противном случае.

Замечания

  1. Легко заметить, что случай б) эквивалентен случаю а). Предположим, что [latex]k > 1[/latex] и мы провели первых [latex]i — 1[/latex] людей (возможно, никого) согласно условию а), [latex]1 \leq i < k[/latex]. Пусть человек под номером [latex]i[/latex] нарушил условие, например, вышел через выход с номером [latex]i + 1[/latex]. Тогда, т.к. его путь цельный и идет от самого первого ряда лабиринта до последнего, он образует «стену» из единичек, заблокировав выход [latex]i[/latex]. Тогда провести всех людей не возможно, ведь кол-ва входов и выходов равны. Следовательно, будем рассматривать как нашу задачу только случай а).
  2. Заполнение клеток каждого из пройденных маршрутов в матрице различными числами вместо единицы и функция

    не имеют отношения к поставленной задаче, так было сделано чтобы при желании можно было посмотреть, какой именно набор маршрутов программа нашла (см. код и тестовые данные, последняя колонка).

Тесты

№ теста Входные данные Выходные данные Пояснение (маршрут)
 1 6 8
1 0 1 0 1 1 0 1
1 0 1 0 0 0 0 1
1 0 1 1 0 0 1 1
1 0 0 0 0 0 0 1
1 0 0 1 1 0 0 1
1 0 0 1 1 1 0 1
 YES 1 a 1 b 1 1 c 1
1 a 1 b b c c 1
1 a 1 1 b c 1 1
1 a b b b c 0 1
1 a b 1 1 c c 1
1 a b 1 1 1 c 1
 2 5 7
1 0 0 0 1 1 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 1 1 0
YES 1 a b c 1 1 d
a a b c d d d
a b b c d 1 1
a b c c d d d
a b c 1 1 1 d
 3 7 7
1 1 0 0 1 1 1
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0
1 1 1 1 0 1 0
YES 1 1 a b 1 1 1
a a a b 0 0 0
a a b b 0 0 0
1 a b b b b 0
a a a a a b 0
a a a 1 a b b
1 1 1 1 a 1 b
 4 5 5
0 1 0 1 0
0 0 0 0 0
0 0 0 0 0
0 0 1 0 0
0 1 0 1 0
 NO
 5 7 12
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0
0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0
0 1 1 0 0 0 1 1 1 0 0 0
1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0
1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0
 YES 1 1 1 1 1 a 1 1 1 1 1 b
0 0 0 1 a a 1 0 0 0 0 b
0 0 0 a a 1 1 0 1 1 1 b
0 1 1 a 0 0 1 1 1 0 0 b
1 0 1 a 0 0 1 0 0 0 1 b
0 0 0 a a a 1 0 0 1 1 b
1 1 1 1 1 a 1 1 1 1 1 b
 6 3 6
1 1 1 1 1 0
0 0 0 0 0 0
1 0 1 1 1 1
 YES 1 1 1 1 1 a
0 a a a a a
1 a 1 1 1 1
 7 10 10
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 1 1 1 1 1 0
0 1 0 1 0 0 0 0 1 0
0 1 0 1 0 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 0 1 0 1 0
0 1 0 0 0 0 1 0 1 0
0 1 1 1 1 1 1 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
 YES a 1 1 1 1 1 1 1 1 1
a 1 a a a a a a a a
a 1 a 1 1 1 1 1 1 a
a 1 a 1 a a a a 1 a
a 1 a 1 a 0 1 a 1 a
a 1 a 1 a 0 1 a 1 a
a 1 a a a 0 1 a 1 a
a 1 1 1 1 1 1 a 1 a
a a a a a a a a 1 a
1 1 1 1 1 1 1 1 1 a
 8 10 10
0 1 1 1 1 1 1 1 1 1
0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 1 1 1 1 1 1 0
0 1 0 1 0 0 0 0 1 0
0 1 0 1 1 0 1 0 1 0
0 1 0 1 0 1 1 0 1 0
0 1 0 0 0 0 1 0 1 0
0 1 1 1 1 1 1 0 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
 NO
 9 6 7
1 1 1 1 0 0 1
0 0 0 1 0 0 1
0 1 0 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1
1 0 0 0 0 1 1
1 1 0 0 1 1 1
 YES 1 1 1 1 a b 1
a a a 1 a b 1
a 1 a a a b 1
a a 1 b b b 1
1 a a b 0 1 1
1 1 a b 1 1 1
 10 1 5
0 0 0 0 0
 YES a b c d e

Алгоритм

Оптимальной стратегией будет оставлять как можно больше места последующим людям, т.е. для каждого из людей всегда стараться занять либо самые левые, либо самые правые места, «держась» при этом стены лабиринта. Для удобства, будем рассматривать стратегию «поиска влево». Считаем матрицу чисел, и для каждого входа необходимо будет:

  1. Попытаться провести человека согласно описанной выше стратегии.
  2. В случае успеха, отметить все ячейки, пройденные ним, как недоступные. Иначе — будем кидать исключение, ловить которое будем непосредственно в основной функции, при поимке — выводим [latex]NO[/latex] и завершаем работу программы.

За поиск маршрута отвечают 2 функции. Функция

возвращает стек координат (пар чисел), представляющих собой маршрут человека, или кидает исключение в случае его отсутствия. Функция только создает стек, помещает в него первую вершину и запускает рекурсивную функцию

отвечающую непосредственно за поиск, из точки входа с направлением движения вниз (т.к. из входа первый шаг можно совершить только вниз). Алгоритм поиска маршрута:

  1. Находим, в какую клетку мы попали при данном направлении. Определим все направления как подходящие константы и будем получать направление по формуле [latex]dir / 10, dir \mod 10[/latex], первая координата — по вертикали, вторая — по горизонтали. Так, например, для [latex]down = 10[/latex] получим вектор [latex](1, 0)[/latex], соответствующий перемещению на одну ячейку вниз в матрице (для остальных направлений значения подобраны аналогично).
  2. Проверяем, можем ли мы находиться в этой ячейке, если нет (она занята или находится вне матрицы) — не ищем дальше, возвращаем [latex]false[/latex].
  3. Добавляем координаты ячейки в стек route, проверяем, является ли данная точка выходом, если да — завершаем поиск успешно ([latex]true[/latex]).
  4. Составим массив направлений, от наиболее до наименее приоритетных, в зависимости от предыдущего направления. Например, текущее направление было [latex]down[/latex], мы пришли сверху, лучше всего будет попробовать пойти влево, иначе снова вниз, иначе вправо, наверх нельзя (уже были):

    Для других направлений — рассуждения аналогичны.
  5. Поочередно вызовем поиск из новой точки в каждом из направлений в порядке приоритета, при нахождении пути оставшиеся направления (с меньшим приоритетом) не рассматриваем, возвращаем [latex]true[/latex].
  6. Если ни в одном из направлений нельзя попасть к выходу (тупик) — удаляем вершину из стека, возвращаем [latex]false[/latex].

Код

 

Ссылки

Код для тестирования на ideone.

MLoop 2

Задача. Используйте метод хорд для того, чтобы отыскать с точностью [latex]\varepsilon[/latex] все действительные корни уравнения  [latex]\frac{x}{2 \cdot \sin x +1}=\tan(\ln(x^2+1))[/latex].  Для подготовки необходимых графиков воспользуйтесь этим ресурсом.

Тесты(найдено с помощью математической системы WolframAlpha):

[latex]A[/latex] [latex]B[/latex] [latex]x\approx[/latex]
-20 20  -11.6945378230838209122818536587051434153…


-1.25741503276862309237205903178504130394…

0


0.547316310185252929580383582338832450320…

10.9948442206261587135425985750810372810…

Код программы

 

Алгоритм

Для начала запишем данное нам уравнение в виде функции [latex]y=f(x)[/latex] и построим ее график:

[latex]y=\frac{x}{2 \cdot sin x +1}-tan(ln(x^2+1))[/latex]

 

save (4)

Задача о нахождении приближённых значений действительных корней уравнения [latex]f(x)=0[/latex] предусматривает предварительное отделение корня, то есть установление интервала, в котором других корней данного уравнения нет.

Метод хорд предусматривает замену функции на интервале на секущую, и поиск ее пересечения с осью [latex]OX[/latex]. На заданном интервале [latex][a,b][/latex] с точностью [latex]\varepsilon[/latex] корень будет вычисляться согласно итерационному выражению, которое имеет вид:

[latex]x_{i+1}=x_{i-1}-\frac{f(x_{i-1}) \cdot (x_{i}-x_{i-1})}{f(x_{i})-f(x_{i-1}) ) }[/latex]

Данный метод имеет свои недостатки. В первую очередь видно, что он не учитывает возможную разрывность функции, вследствие чего могут возникать ложные корни, или пропадать имеющиеся. Как же выяснить, есть ли корень на данном отрезке? Рассмотрим и проанализируем случаи, в которых метод хорд может выдать ошибочный результат. Возможны следующие варианты:

  1. В точке, где находится предполагаемый корень, имеется разрыв второго рода. Здесь метод хорд обнаруживает перемену знака и начинает сужать отрезок. Однако расстояние между крайними точками  отрезка не уменьшается, а увеличивается. А именно увеличивается проекция отрезка на ось [latex]OY[/latex]. И чем ближе мы находимся к точке разрыва, тем она больше, а в самой точке стремится к бесконечности. В качестве примера приведем функцию [latex]\frac{(x-5)^2}{x-4}[/latex], имеющую разрыв второго рода в точке [latex]x=4[/latex].
    save

  2. Аналогичный случай — точка разрыва первого рода, где наша хорда стремится к некоторой константе — величине разрыва. Пример — функция [latex]\frac{\sin x\cdot(x-2.5)}{\left | x-2,5 \right |}[/latex], имеющая разрыв первого рода в точке [latex]x=2,5[/latex].
    save (1)

  3. Функция не является разрывной и даже имеет корень, однако в точке корня производная стремится к бесконечности. Например, функция [latex]\sqrt[3]{x-1,2}[/latex], имеющая корень в точке [latex]x=1,2[/latex]. Для функций подобного рода длина проекции отрезка на ось [latex]OY[/latex] будет очень медленно меняться, вследствие чего для разумного числа итераций она будет превосходить заранее выбранную точность [latex]\varepsilon[/latex].

save (2)

  1. Функция равна нулю или очень близка к нулю на некотором интервале(например, функция [latex]y=rect(x-1,5)\cdot(x-1)\cdot(x-2)^2[/latex]). Здесь метод хорд найдет пересечение с осью [latex]OX[/latex]  в интервале, где находятся корни(одна из сторон отрезка будет корнем), но все последующие итерации будут выдавать эту же точку. Поэтому хорда не будет уменьшаться, и даже этот один корень не будет найден(если будет использоваться стандартная [latex]\delta[/latex]-оценка точности по оси [latex]OX[/latex]).

save (3)

  1. Функция вида [latex]y=x^{2k}[/latex] или ей подобная, например, [latex]y=1+\sin x[/latex], к которой метод хорд вообще не применим, так как нарушается начальное условие применимости этого метода. Здесь нужно ввести дополнительную проверку. Изменим значение функции на небольшую константу — нашу точность [latex]\varepsilon[/latex] и повторим процедуру поиска корней. В результате мы получим [latex]2k[/latex] корней, каждую пару из которых мы можем считать краями интервала, в котором лежит настоящий корень.

save (6)

К счастью, в данной нам функции присутствует только один из этих случаев, а именно разрыв второго рода. Аналитически рассмотрев нашу функцию, мы обнаружили, что корни следует искать в окрестности точек[latex]\sqrt{e^{\frac{\pi}{2}+\pi \cdot k}-1}[/latex] с отклонением [latex]\pm\pi[/latex]. В корнях функции ее производная быстро растет с ростом [latex]k[/latex].

Критерием отбрасывания кандидата на корень будет рост длины хорды при сужении интервала. Критерием останова будет сужение интервала до заданной точности [latex]\delta[/latex].
Код программы

e-olymp 4850. Шайтан-машинка

Условие

У Ибрагима есть магическая чёрная шайтан-машинка. На ней есть три кнопки и табло. Табло может показывать не более чем четырёхзначные числа. Каждая из кнопок меняет число некоторым образом: первая домножает его на [latex]3[/latex], вторая прибавляет к нему сумму его цифр, а третья вычитает из него [latex]2[/latex]. В случае, если число становится отрицательным или превосходит [latex]9999[/latex], шайтан-машинка ломается.

Ибрагим может нажимать кнопки в любом порядке. Его интересует, как ему получить на табло число [latex]b[/latex] после некоторой последовательности нажатий, если сейчас шайтан-машинка показывает [latex]a[/latex]. Помогите ему найти минимальное необходимое число нажатий.

Входные данные

В одной строке находится два натуральных числа [latex]a[/latex] и [latex]b[/latex] latex[/latex].

Выходные данные

Вывести минимальное необходимое количество действий.

Задача
Зачтённое решение

Код

Ideone

Код на Java:

 

Решение

Для решения данной задачи я решил использовать алгоритм BFS (поиск в ширину). Обычно, данный алгоритм применяется для поиска пути от одной вершины к другой, причём длина пути должна быть минимальной.

Всю «карту» расположения операций можно представить в виде графа-дерева, где от каждой вершины отходят максимум 3 ребра (в каждой вершине по операции, проделанной со значением вершины, которая находится на уровень выше). Будем рассматривать каждую вершину. Если исходная вершина и есть конечной, то выходим из программы с вердиктом «0». Иначе будем поочерёдно рассматривать все вершины. Заведём массив расстояний, в котором предположим, что расстояние до нужной нам вершины равно 1. С проходом каждой вершины будем подсчитывать расстояние до нужной нам вершины (прибавляя к расстоянию 1), в которую мы рано или поздно попадём.

А1042

Условие:

В данной последовательности действительных чисел [latex]a_{1},…,a_{20}[/latex] выбрать возрастающую подпоследовательность наибольшей длинны.

Тесты:

Число элементов в заданной последовательности Заданная последовательность Найденная подпоследовательность
20 1 44 3 66 2 6 55 2 4 9 50 3 4 12 45 8 15 5 18 48 3 6 9 12 15 18
20 1 9 17 25 90 91 92 13 18 23 28 100 75 50 45 44 43 42 41 40 1 9 17 25
20 155 100 80 83 86 89 -60 -40 -20 0 20 40 60 33 33 33 0 0 0 0 -60 -40 -20 0 20 40 60

Код:

План

План программы:

Задача нахождения искомой подпоследовательности решается путем выделения всех возможных возрастающих последовательностей, которые удастся обнаружить во входной последовательности. Для нахождения какой либо возрастающей последовательности необходимо убедиться, что все числа монотонно возрастают с одинаковым приращением. По — этому алгоритм решения задачи состоит из следующих шагов:

  1. Находим все возможные приращения, как все возможные разности между входными значениями
  2. Выполняем цикл по всем входным значениям, для каждого входного значения пытаемся найти остальные значения, имеющие монотонно возрастающее приращение. Это выполняется для каждого найденного приращения. Для этого организуется вложенный цикл по всем приращениям. Он состоит из двух подциклов – движение влево от начального значения – ищем предыдущие члены последовательности с меньшим приращением, и движение вправо – ищем следующие значения последовательности с большим приращением
  3. Найденные последовательности сохраняем для последующего выбора самой длинной. Последовательности короче трёх элементов, а также с отрицательным приращением(т.е. убывающие) – игнорируем
  4. Выполняем слияние найденных последовательностей, если они покрывают друг – друга
  5. Находим последовательность наибольшей длины

Программа реализована с использованием шаблонных классов стандартной библиотеки vector и map. Vector используется для хранения всех используемых последовательностей, включая разности. Map используется, как временный объект для сортировки и слияния приращений, которые в ходе поиска встречаются с часто повторяющимися значениями.

Программа тестировалась с учётом случаев когда могут встречаться убывающие последовательности, которые должны игнорироваться.

Входные данные

Программа позволяет работать не только с фиксированными 20-ю числами. Длинна входной последовательности задаётся. Ввод содржит первым элементом длину последовательности, а затем следуют числа самой последовательности.

Ссылка на ideone.com :  http://ideone.com/kf13Zv

e-olymp 432. Подземелье

Подземелье

   Вы попали в 3D подземный лабиринт и необходимо найти быстрый выход! Карта подземелья составлена из единичных кубических комнат, по которым можно или нельзя передвигаться. Нужно всего одну минуту, чтобы переместиться она одну единицу на север, юг, восток, запад, вверх или вниз. Вы не можете двигаться по диагонали, и лабиринт окружен твердой скальной породой со всех сторон.

   Можно ли выбраться из лабиринта? Если да, то какое времени это займет?

Техническое условие

   Входные данные

Состоит из ряда подземелий. Каждое описание подземелья начинается со строки, содержащей три целых числа: количество уровней в подземелье l, а также r и cколичество строк и столбцов, описывающих план каждого уровня (все числа не больше 30).

   Далее следует l блоков по r строк, каждая по c символов. Каждое число описывает одну ячейку подземелья. Запрещенные для перемещения кубы подземелья обозначены символом ‘#‘, а пустые клетки обозначены ‘.‘. Ваша стартовая позиция обозначается буквой ‘S‘, а выход буквой ‘Е‘. Все описания подземелий отделены пустой строкой. Описание входных данных заканчивается тремя нулями.

   Выходные данные

   Для каждого лабиринта необходимо вывести одну строку. Если есть возможность добраться до выхода, вывести строку вида

Escaped in X minute(s).

    где X — наименьшее время, необходимое для достижения выхода.

   Если достичь выход невозможно, вывести строку

   Trapped!


 

ТЕСТЫ:

Входные данные

Выходные данные

 

Тесты взяты с сайта e-olimp. Подтверждение прохождения задачи на e-olimp.

Задача (Подземелья)

 

Задача на E-Olimp!

ССЫЛКА НА IDEONE.COM

(Программа также проверенна в Code::Blocks)


Алгоритм решения:

Основа всего алгоритма — поиск в ширину, реализованный на трехмерном массиве.  Для реализации я использовал собственную структуру очереди. В двух словах идея такова:
1) Считываем данные, заполняя массив по принципу:  Если «комната закрыта» — ставим -1. Если открыта — ставим ноль. Старт и Финиш также заполняем нулями, но запоминаем их координаты.
Также создаем массив булевых переменных, помогающий нам определять, посещали ли мы уже эту вершину. Этот массив вначале заполняется нулями.
2) Реализация самого поиска. Создаем очередь и помещаем в нее стартовую вершину.  Затем запускаем цикл до тех пор, пока очередь не пуста.
3) Действия в цикле повторяются шесть раз, на каждое из возможных направлений.
  • Проверяем закрыта ли эта комната ( проверка на положительное число)
  • Если комната открыта, проверяем, есть ли в ней уже какое то время. Если да, то кладем в нее минимум из времени пути который был уже проложен, и проложен сейчас. В противном случае, кладем в нее время данного пути.
  • Проверяем, была ли посещена эта комната ранее. В противном случае — отмечаем что она посещалась и добавляем ее в очередь.

4) Извлекаем вершину из очереди.

В итоге мы получаем такой же трехмерный массив, в котором каждая клетка отмечена минимальным временем от старта. Так как расположение финиша мы запомнили, просто проверяем  его «вес». В зависимости от результата проверки выводим требуемый по условию результат.

Примечание! 

1)Для удобной реализации поиска, оба массива создаем на два уровня больше, как бы делая ему рамку ( маску).

2) Поскольку в одном тесте идет не один набор уровней, программа выполняется в цикле, который работает до тех пор, пока не получит в качестве трех чисел — три нуля. ( В комментариях назовем этот цикл «внешним»)


 

 

e-olymp 1061. Покраска лабиринта

Задача e-olimp 1061.

Лабиринт представляет собой квадрат, состоящий из N×N сегментов. Каждый из сегментов может быть либо пустым, либо заполненным камнем. Гарантируется, что левый верхний и правый нижний сегменты пусты. Лабиринт обнесен снизу, сверху, слева и справа стенами, оставляющими свободными только левый верхний и правый нижний углы. Директор лабиринта решил покрасить стены лабиринта, видимые изнутри.  Помогите ему рассчитать количество краски, необходимой для этого.

Входные данные

В первой строке находится число N, затем идут N строк по N символов: точка обозначает пустой сегмент, решетка — сегмент со стеной.

3N33, размер сегмента 3×3, высота стен 3 метра.

Выходные данные

Вывести одно число — площадь видимой части внутренних стен лабиринта в квадратных метрах.

Пример

Входные данные Выходные данные
5

. . . . .

. . . # #

. . # . .

. . # # #

. . . . .

198

C++:

Java:

Для решения задачи я использовала алгоритм поиска в ширину: начиная с левой верхней клетки, которая гарантированно пуста, проверяю все смежные с ней и заношу их в план проверки. Для каждой клетки считаю количество пустых смежных клеток и получаю число стен рядом с ней. Чтобы было удобно проверять смежные клетки на пустоту, я сделала «стену» вокруг данного лабиринта. После проверки клетки отмечаю, что она просмотрена.

Так как в условии не гарантируется, что есть проход от левой верхней до правой нижней клетки, проверяю, посещена ли последняя. Если нет, снова запускаю поиск, начиная с неё.

Засчитанное решение.

Задача на Ideone:
C++
Java

e-olimp 695. Range Variation Query

Задача e-olimp 695.

Последовательность [latex]a_{n}[/latex] задается следующей формулой: [latex]a_{n}=n^{2} mod 12345+n^{3} mod 23456[/latex].

Требуется много раз отвечать на запросы следующего вида:

  • найти разность между максимальным и минимальным значением среди элементов [latex]a_{i},a_{i+1}, …,a_{j}[/latex];
  • присвоить элементу [latex]a_{i}[/latex] значение [latex]j[/latex].

Технические условия.

Входные данные

Первая строка содержит натуральное число [latex]k (k\leq 100000)[/latex]  — количество запросов. Следующие [latex]k[/latex] строк содержат запросы, по одному в строке. Запрос номер [latex]i[/latex] описывается двумя целыми числами [latex]x_{i},y_{i}[/latex].

Если [latex]x_{i}>0[/latex], то требуется найти разность между максимальным и минимальным значением среди элементов [latex]a_{x_{i}}…a_{y_{i}}[/latex]. При этом [latex]1\leq x_{i}\leq y_{i}\leq 100000[/latex].

Если [latex]x_{i}<0[/latex], то требуется присвоить элементу [latex]a_{-x_{i}}[/latex] значение[latex]y_{i}[/latex]. При этом[latex]-100000\leq x_{i}\leq 1[/latex] и [latex]\left | y_{i} \right |\leq 100000[/latex].

Выходные данные

Для каждого запроса первого типа требуется вывести в отдельной строке разность между максимальным и минимальным значением на соответствующем отрезке.

Пример.

Пример входных данных Пример выходных данных
7

1 3

2 4

-2 -100

8 9

-3 -101

2 3

34

68

250

234

1

 

Решение.

Так как количество запросов [latex]k\leq 100000[/latex] сначала считаем значение всех элементов последовательности и сохраняем их в массив. Если требуется найти разность между максимумом и минимумом,то находим их проверяя все элементы отрезка и выводим разность. Если требуется заменить  элемент, то заменяем соответствующий элемент последовательности на новый.

Ссылка на засчитанное решение.

Данный код на ideone.

В скором времени будет добавлено более эффективное решение с помощью дерева отрезков.

e-olimp 122. Горные маршруты

Задача. Горный туристический комплекс состоит из n турбаз, соединенных между собой k горными переходами (другие маршруты в горах опасны). Любой переход между двумя базами занимает 1 день. Туристическая группа находится на базе a и собирается попасть на базу b не более чем за d дней. Сколько существует разных таких маршрутов (без циклов) между a и b?
Ссылка на задачу

Пояснение к решению

Поиск путей представляет из себя модифицированный обход в глубину. Вместо массива «глобально посещённых» вершин, в которые уже нельзя возвращаться при обходе, я использую массив «локально посещённых» вершин. Это позволяет использовать одну и ту же вершину в разных, в том числе очень длинных и извращённых путях (в стандартном варианте ищется кратчайший путь, а нам нужны все: в том числе длинные и извращённые).

Кроме того, добавлен параметр depth — длина рассматриваемого в данный момент пути (или глубина текущего рекуррентного вызова, если угодно). Этот параметр изначально имеет значение 0 и при каждом вызове сравнивается с максимально допустимым значением. Перед рекуррентным вызовом мы увеличиваем значение depth, ведь длина нового пути будет на 1 больше. После вызова, т.е. возвращаясь на предыдущий уровень рекурсии, мы уменьшаем длину пути (ведь мы «отбросили» последнюю вершину, т.е. длина пути уменьшилась на 1).

Алгоритм работает примерно так: сначала посещаем начальную вершину и помечаем её как локально посещённую. Если она — искомая, увеличиваем количество найденных путей на 1 и алгоритм завершает свою работу (путей без циклов, содержащих более одной вершины, в этом случае быть не может). Если же начальная вершина не совпадает с целевой, то для всех вершин, в которые можно попасть из неё, применяем рекуррентно тот же алгоритм. Если таких вершин нет, алгоритм завершается, возвращая 0 (нет ни одного пути из начальной вершины в конечную). Если же такие вершины имеются, то увеличиваем параметр «глубина» и вызываем для них рекуррентно наш алгоритм. После выхода из рекурсии, возвращаем параметр «глубина» к последнему его значению (тем, что было перед вызовом) и, чтобы мы могли использовать данную вершину в других путях помечаем её как «локально свободную».

Стоит отметить, что в общем случае задача поиска всех простых путей (пусть даже удовлетворяющих определённым условиям, как в данной задаче) является NP-полной, т.е. решается исключительно переборными алгоритами, работающими за неполиномиальное время (более эффективных алгоритмов для решения таких задач на сегодняшний день неизвестно; кто их найдёт, получит миллион долларов; я не нашёл). Также отметим, что простая модификация приведённого алгоритма позволяет не только вычислять количество простых путей указанной длины, но и перечислять их.

Решение на С++

Решение на Java

 

e-olimp 1667. Конденсация графа

Задача e-olimp.com №1667. Ссылка на засчитанное решение.

Вам задан связный ориентированный граф с [latex]N[/latex] вершинами и [latex]M[/latex] ребрами [latex]\left(1\leq N\leq 20000, 1\leq M\leq 200000 \right)[/latex]. Найдите  компоненты  сильной связности заданного графа и топологически отсортируйте его конденсацию.

Входные данные

Граф задан во входном файле следующим образом: первая строка содержит числа [latex]N[/latex] и [latex]M[/latex]. Каждая из следующих [latex]M[/latex] строк содержит описание ребра — два целых числа из диапазона от [latex]1[/latex]  до [latex]N[/latex] — номера начала и конца ребра.

Выходные данные

В первой строке выведите число [latex]K[/latex] — количество компонент сильной связности в заданном графе. В следующей строке выведите [latex]N[/latex] чисел — для каждой вершины выведите номер компоненты сильной связности, которой принадлежит эта вершина. Компоненты сильной связности должны быть занумерованы таким образом, чтобы для любого ребра номер компоненты сильной связности его начала не превышал номера компоненты сильной связности его конца.

Тесты:

6 7 

1 2

2 3

3 1

4 5

5 6

6 4

2 4

1 1 1 2 2 2

10 19 

1 4

7 8

5 10

8 9

9 6

2 6

6 2

3 8

9 2

7 2

9 7

4 5

3 6

7 3

6 7

10 8

10 1

2 9

2 7

1 2 2 1 1 2 2 2 2 1

Иллюстрация к первому тесту:

1

Иллюстрация ко второму тесту:

1

Код программы: