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  • POJ1905Expanding Rods

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    大致题意:

    一根两端固定在两面墙上的杆 受热弯曲后变弯曲

    求前后两个状态的杆的中点位置的距离

     

    解题思路:

    几何和二分的混合体

     

     

     

     

    如图,蓝色为杆弯曲前,长度为L

    红色为杆弯曲后,长度为s

    h是所求

    依题意知

    S=(1+n*C)*L

     

    又从图中得到三条关系式;

    (1)       角度→弧度公式  θr = 1/2*s

    (2)       三角函数公式  sinθ= 1/2*L/r

    (3)       勾股定理  r^2 – ( r – h)^2 = (1/2*L)^2

     

    把四条关系式化简可以得到

     

     

    逆向思维解二元方程组:

    要求(1)式的h,唯有先求r

    但是由于(2)式是三角函数式,直接求r比较困难

     

    因此要用顺向思维解方程组:

    h的值的范围内枚举h的值,计算出对应的r,判断这个r得到的(2)式的右边  左边的值S的大小关系  S= (1+n*C)*L

     

    很显然的二分查找了。。。。。

    那么问题只剩下 h 的范围是多少了

    下界自然是0 (不弯曲)

    关键确定上界

    题中提及到

    Input data guarantee that no rod expands by more than one half of its original length.

    意即输入的数据要保证没有一条杆能够延伸超过其初始长度的一半

    就是说 S max = 3/2 L

    理论上把上式代入(1(2)方程组就能求到h的最小上界,但是实际操作很困难

    因此这里可以做一个范围扩展,把h的上界扩展到 1/2L  ,不难证明这个值必定大于h的最小上界,那么h的范围就为  0<=h<1/2L

    这样每次利用下界low和上界high就能得到中间值mid,寻找最优的mid使得(2)式左右两边差值在精度范围之内,那么这个mid就是h

     

    精度问题是必须注意的

    由于数据都是double,当low无限接近high时, 若二分查找的条件为while(low<high),会很容易陷入死循环,或者在得到要求的精度前就输出了不理想的“最优mid

    精度的处理方法参考我的程序

     

     

     1 //Memory Time 
    2 //244K 0MS
    3
    4 #include<iostream>
    5 #include<math.h>
    6 #include<iomanip>
    7 using namespace std;
    8
    9 const double esp=1e-5; //最低精度限制
    10
    11 int main(void)
    12 {
    13 double L,n,c,s; //L:杆长 ,n:温度改变度 , c:热力系数 ,s:延展后的杆长(弧长)
    14 double h; //延展后的杆中心 到 延展前杆中心的距离
    15 double r; //s所在圆的半径
    16
    17 while(cin>>L>>n>>c)
    18 {
    19 if(L<0 && n<0 && c<0)
    20 break;
    21
    22 double low=0.0; //下界
    23 double high=0.5*L; // 0 <= h < 1/2L (1/2L并不是h的最小上界,这里做一个范围扩展是为了方便处理数据)
    24
    25 double mid;
    26 s=(1+n*c)*L;
    27 while(high-low>esp) //由于都是double,不能用low<high,否则会陷入死循环
    28 { //必须限制low与high的精度差
    29 mid=(low+high)/2;
    30 r=(4*mid*mid+L*L)/(8*mid);
    31
    32 if( 2*r*asin(L/(2*r)) < s ) //h偏小
    33 low=mid;
    34 else //h偏大
    35 high=mid;
    36 }
    37 h=mid;
    38
    39 cout<<fixed<<setprecision(3)<<h<<endl;
    40 }
    41 return 0;
    42 }

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