BZOJ 1013 [JSOI2008]球形空间产生器sphere 【高斯消元】

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。

HINT

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 )

Solution

题意:解 n 个 n 元一次方程

题目比较简单,主要是学一下高斯消元

根据定义很容易写出 n+1 个方程

发现对于每一个方程都有 n 个系数相等的二次项,

于是每两个方程做一下差

得到新的n个一次方程

当 n 等于 2 的时候大约是长这样的

2(a1-a2)x+2(b1-b2)y=a1^2-a2^2+b1^2-b2^2

矩阵中只保留各项系数

得到一个 n * ( n+1 ) 的矩阵,n+1 项表示其方程的值

对于矩阵上 f[ i ][ i ] 一项,我们尝试消去除 i 之后的方程上的第 i 位的系数,也就是方程做差消掉一个未知数,保留第 i 个方程对应第 i 个未知数

对于每一个 i  处理完之后,此时得到的矩阵所有的值分布在左上右下对角线的上方

然后依次拿下面的已知项将上方的方程中对应项的系数消掉

如果不考虑多解或无解的情况,最后可以解出一个对角线为1其他部分为0的矩阵,并且在 n+1 位置上上有各各未知数的唯一解

可以看这个例子感受一下:

2 1 -1 8

-3 -1 2 -11

-2 1 2 -3

跟着以上的方法来运算,这个矩阵可以转变为以下的样子:

2 1 -1 8

0 1/2 1/2 1

0 0 -1 1

这矩阵叫做“行梯列式”。

最后,可以利用同样的算法产生以下的矩阵,便可把所得出的解或其限制简明地表示出来:

1 0 0 2

0 1 0 3

0 0 1 -1

最后这矩阵叫做“简化行梯列式”,亦是高斯-约当消元法指定的步骤

复杂度O ( n^3 )

由于题目保证有解,随便写写就过了,然而喜闻乐见地PE了

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2
 3 #define maxn 10+5
 4 #define set(a,b) memset(a,(b),sizeof(a))
 5 #define fr(i,a,b) for(ll i=(a),_end_=(b);i<=_end_;i++)
 6 #define rf(i,b,a) for(ll i=(a),_end_=(b);i>=_end_;i--)
 7
 8 using namespace std;
 9
10 typedef long long ll;
11
12 double f[maxn][maxn],st[maxn][maxn];
13 int n,m;
14
15 double diff(double x,double y)
16 {
17   return x*x-y*y;
18 }
19
20 void print()
21 {
22   fr(i,1,n){
23     fr(j,1,n+1)
24       cout << f[i][j] << ‘ ‘ ;
25     cout << endl ;
26   }
27 }
28
29 void build()
30 {
31   fr(i,1,n)
32     fr(j,1,n){
33     f[i][j]=2*(st[i][j]-st[i+1][j]);
34     f[i][n+1]+=diff(st[i][j],st[i+1][j]);
35   }
36 }
37
38 void solve()
39 {
40   double mult;
41   fr(i,1,n-1){
42     fr(j,i+1,n){
43       mult=f[j][i]/f[i][i];
44       fr(p,i,n+1)
45     f[j][p]-=mult*f[i][p];
46     }
47   }
48   rf(i,1,n-1)
49     fr(j,i+1,n){
50     f[i][n+1]-=f[i][j]*f[j][n+1]/f[j][j];
51     f[i][j]=0;
52   }
53 }
54
55 int main()
56 {
57 #ifndef ONLINE_JUDGE
58   freopen("1013.in","r",stdin);
59   freopen("1013.out","w",stdout);
60 #endif
61   cin >> n ;
62   fr(i,1,n+1)
63     fr(j,1,n)
64     cin >> st[i][j] ;
65   build();
66   solve();
67   fr(i,1,n-1)
68     cout << fixed << setprecision(3) << f[i][n+1]/f[i][i] << ‘  ‘ ;
69   cout << f[n][n+1]/f[n][n] ;
70   return 0;
71 }
时间: 2024-10-07 12:37:14

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最基础的高斯消元了,然而我把j打成i连WA连跪,考场上再犯这种错误就真的得滚粗了. #include<cmath> #include<cstdio> #include<cstring> #include<algorithm> #define for1(i,a,n) for(int i=(a);i<=(n);++i) #define for2(i,a,n) for(int i=(a);i<(n);++i) #define for3(i,a,n) f

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