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  • (转载) 天梯赛 L2-018. 多项式A除以B

    题目链接

    题目描述
    这仍然是一道关于A/B的题,只不过A和B都换成了多项式。你需要计算两个多项式相除的商Q和余R,其中R的阶数必须小于B的阶数。

    输入格式:

    输入分两行,每行给出一个非零多项式,先给出A,再给出B。每行的格式如下:

    N e[1] c[1] ... e[N] c[N]

    其中N是该多项式非零项的个数,e[i]是第i个非零项的指数,c[i] 是第i个非零项的系数。各项按照指数递减的顺序给出,保证所有指数是各不相同的非负整数,所有系数是非零整数,所有整数在整型范围内。

    输出格式:

    分两行先后输出商和余,输出格式与输入格式相同,输出的系数保留小数点后1位。同行数字间以1个空格分隔,行首尾不得有多余空格。注意:零多项式是一个特殊多项式,对应输出为“0 0 0.0”。但非零多项式不能输出零系数(包括舍入后为0.0)的项。在样例中,余多项式其实有常数项“-1/27”,但因其舍入后为0.0,故不输出。

    输入样例:
    4 4 1 2 -3 1 -1 0 -1
    3 2 3 1 -2 0 1

    输出样例:
    3 2 0.3 1 0.2 0 -1.0
    1 1 -3.1

    分析:
    首先看一下多项式的除法计算

    把被除式、除式按某个字母作降幂排列,并把所缺的项用零补齐,写成以下这种形式:

    然后商和余数可以这样计算:
    1.将分子的第一项除以分母的最高次项(即次数最高的项,此处为x)。结果写在横线之上(x^3 ÷ x = x^2).

    2.将分母乘以刚得到结果(最终商的第一项),乘积写在分子前两项之下(同类项对齐) (x^2 · (x − 3) = x^3 − 3x^2).

    3.从分子的相应项中减去刚得到的乘积(消去相等项,把不相等的项结合起来),结果写在下面。((x^3 − 12x^2) − (x^3 − 3x^2) = −12x^2 + 3x^2 = −9x^2)然后,将分子的下一项“拿下来”。

    4.把减得的差当作新的被除式,重复前三步(直到余式为零或余式的次数低于除式的次数时为止.被除式=除式×商式+余式 )

    5.重复第四步。这次没什么可以“拿下来”了。

    横线之上的多项式即为商,而剩下的 (−123) 就是余数。

    算数的长除法可以看做以上算法的一个特殊情形,即所有 x 被替换为10的情形。

    除法变换[编辑]
    使用多项式长除法可以将一个多项式写成 除数-商 的形式(经常很有用)。 考虑多项式 P(x), D(x) ((D)的次数 < (P)的次数)。 然后,对某个商多项式 Q(x) 和余数多项式 R(x) ((R)的系数 < (D)的系数),

    这种变换叫做除法变换,是从算数等式 得到的。
    应用[编辑]
    多项式的因式分解[编辑]
    有时某个多项式的一或多个根已知,可能是使用有理数根定理得到的。如果一个n次多项式P(x)的一个根r已知,那么P(x) 可以使用多项式长除法因式分解为(x-r)Q(x)}的形式,其中Q(x)是一个n-1次的多项式。简单来说,Q(x)就是长除法的商,而又知r是P(x)的一个根、余式必定为零。
    相似地,如果不止一个根是已知的,比如已知r和s这两个,那么可以先从P(x)中除掉线性因子x-r得到Q(x),再从Q(x)中除掉 x-s,以此类推。或者可以一次性地除掉二次因子x^2-(r+s)x+rs。
    使用这种方法,有时超过四次的多项式的所有根都可以求得,虽然这并不总是可能的。例如,如果有理数根定理可以用来求得一个五次方程的一个(比例)根,它就可以被除掉以得到一个四次商式;然后使用四次方程求根的显式公式求得剩余的根。
    寻找多项式的切线[编辑]
    多项式长除法可以用来在给定点上查找给定多项式的切线方程。[2] 如果 R(x) 是 P(x)/(x-r)2 的余式——也即,除以 x^2-2rx+r^2——那么在 x=r 处 P(x) 的切线方程是 y=R(x),不论 r 是否是 P(x) 的根。

    代码:

    #include<iostream>  
    #include<string>  
    #include<stdio.h>  
    #include<string.h>  
    #include<map>  
    #include<queue>  
    #include<math.h>  
    #include<algorithm>  
    using namespace std;  
    const int maxn=1e6+100;  
    int x,lena,lenb,maxa=-1,maxb=-1,cntc,cnta;  
    double y,a[maxn],b[maxn],c[maxn];  
    int input(int len,double *arr, int *maxx){  
        for(int i=0;i<len;++i){  
            scanf("%d%lf",&x,&y);  
            arr[x]=y;  
            *maxx=max(*maxx,x);  
        }  
      
    }  
    void clearzoro(int &cnt,int be,double *arr){  
        cnt=0;  
        for(int i=be;i>=0;--i){  
            if(!fabs(arr[i])<1e-8)  
                fabs(arr[i])<0.05?arr[i]=0.0:cnt++;  
        }  
    }  
    void output(int cnt,int be,double *arr){  
        if(cnt==0) puts("0 0 0.0");  
        else {  
            printf("%d",cnt);  
            for(int i=be;i>=0;--i){  
                if(!fabs(arr[i])<1e-8) printf(" %d %.1lf",i,arr[i]);  
            }  
            puts("");  
        }  
    }  
      
    int main(){  
      
        scanf("%d",&lena);  
        input(lena,a,&maxa);  
        scanf("%d",&lenb);  
        input(lenb,b,&maxb);  
        for(int i=maxa;i>=maxb;--i){  
            c[i-maxb]=a[i]/b[maxb];  
            for(int j=maxb;j>=0;--j)  
                a[j+i-maxb]-=b[j]*c[i-maxb];  
        }  
        clearzoro(cntc,maxa-maxb,c);  
        clearzoro(cnta,maxb,a);  
        output(cntc,maxa-maxb,c);  
        output(cnta,maxb-1,a);  
        return 0;  
    }  
    
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