Вычислительная геометрия

13 задачвместе с подтемами
Число у задачи — рейтинг сложности, слово рядом — насколько она трудна по сравнению с другими задачами такого же типа. Шкалы задач с ответом и задач с кодом между собой не сравниваются. Рядом — счётчики попыток: успешные, неуспешные.

При игре в лапту одна команда ловит мяч и пытается осалить им бегущего. Игрок другой команды должен, перед тем как бежать, ударить мяч в поле. Известно, на какое максимальное расстояние он может ударить, а также скорости и начальные координаты игроков другой команды. Требуется выбрать направление и силу удара так, чтобы минимальное время, которое потребуется другой команде, чтобы поднять мяч с земли, было наибольшим. (Пока мяч летит, игроки стоят на местах.)


Входные данные: 

- в первой строке входных данных содержатся два числа: D — максимальное расстояние удара и N — количество соперников на поле (D и N натуральные числа, \(D <= 1000\)\(N <= 200\)); 
- в следующих N строках задается по три числа – начальные координаты xi и yi и максимальная скорость vi соответствующего игрока (скорости и координаты — целые числа, \(–1000 <= x_i <= 1000\), \(0 <= y_i <= 1000\), \(0 < v_i <= 1000\)).
Никакие два игрока не находятся изначально в одной точке. Игрок, бьющий мяч, находится в точке с координатами (0,0). Мяч выбивается в точку с неотрицательной ординатой (\(y >=  0\)).


Выходные данные: выведите сначала время, которое потребуется игрокам, чтобы добежать до мяча, а затем координаты точки, в которую нужно выбить мяч. Если таких точек несколько, выведите координаты любой из них. Время и координаты нужно вывести с точностью \(10^{–3}\).
 

Примеры
Входные данные Выходные данные
1
10 2
1 1 1
-1 1 1
9.05539
0.00000 10.00000
66165#66165
Ученики Школы №1232 обожают все праздники в году, так как школа всегда организует очень много всяких интересных активностей: конкурсов, викторин, квизов и так далее. И в очередном из праздников учителя захотели сделать интересную викторину: ученики находились на поле, когда начинала играть музыка, они перемещались в хаотичном порядке, когда заканчивала, через колонки называлось число K, что означало, что ученикам нужно было объединиться в группы из K человек, кто не успел, выбывали из игры. Далее игра снова продолжалась с теми учениками, которые остались.
Проблемой этой игры составлял выбор – с кем объединиться каждому ученику, так как абсолютно все ученики были дружелюбными и знали друг друга в школе.
Учителя всегда интересуются тем, как поведут себя ребята в стрессовой ситуации, потому запустили заранее дрон над полем, картинка с которого передавалась в программу, которая преобразовывала после окончания музыки снимок учеников сверху в набор координат в плоскости OXY. Далее находилась пара самых близких друг к другу двух учеников.
Напишите программу, которая на основании преобразованного снимка в координаты, выведет имена двух учеников, которые наиболее близки по расстоянию друг к другу на момент окончания музыки.

Входные данные
На первой строке подаётся целое число N (2 <= N <= 106).
Далее на N строках подаются данные каждого ученика: его имя, координата X, координата Y, все через пробел (координаты всегда целые).
Координаты в диапазоне от -104 до 104.
Выходные данные
Вывести на одной строке через пробел два имени учеников, которые наиболее приближены друг к другу на всём поле, чем все остальные. Имена выводить в алфавитном порядке.
Примечание:
·имена учеников всегда на английском языке для удобстваобработки;
·имена учеников всегда состоят только из одного слова итолько из букв латинского алфавита, без спецсимволов и прочих знаков;
·на одной координате не может быть двух учениководновременно;
·если пар подходящих для ответа несколько, то вывести ту,которая максимально приближена к координате (0;0);
·если и таких пар несколько, то вывести любую.

Дед Мороз за ночь должен посетить N городов. У него есть двумерный план расположения всех городов. План нарисован в декартовой системе координат, в которой точкой (0, 0) обозначено место старта Деда Мороза. Каждый город на плане отмечен точкой с координатой (Xi, Yi). Также на карте обозначены M точек с координатами (Pi, Qi), в которых расположены ускорители. Чтобы успеть разнести все подарки, Дед Мороз может воспользоваться ускорителем, который увеличивает его скорость в два раза (а может им и не пользоваться).

Дед Мороз в Новогоднюю ночь начинает с места старта, посещает все N городов и возвращается обратно.

Начальная скорость Деда Мороза равна 1. Найдите наименьшее время, необходимое Деду Морозу, чтобы посетить все города и вернуться обратно. Временем, при котором он раскладывает все подарки будем пренебрегать!



Входные данные
Первая строка входных данных содержит два целых числа N и M (1 <= N <= 12, 0 <= M <=5). Следующие N строк содержат координаты городов (Xi, Yi). Далее идут M строк с координатами ускорителей (Pi, Qi). Все координаты различны и среди них нет координаты (0, 0).

Выходные данные
Выведите ответ на задачу, с точностью не менее 6 знаков после запятой.
 
 
Примеры
Входные данные Выходные данные Примечание
1 2 1
1 1
0 1
1 0
2 1
1 1
0 1
1 0
Вот один из оптимальных способов разнести все подарки
  • Пройти расстояние 1 от начала координат до ускорителя 1 со скоростью 1, затратив время 1.
  • Пройти расстояние 1 от ускорителя 1 до города 1 со скоростью 2, затратив время 0,5.
  • Пройти расстояние 1 от города 1 до города 2 со скоростью 2, затратив время 0,5.
  • Пройти расстояние 1 от города 2 до начала координат со скоростью 2, затратив время 0,5.
2 2 1
1 1
0 1
100 0
3.4142135624 Вот один из оптимальных способов разнести все подарки
  • Пройти расстояние 1.41... от начала координат до города 1 со скоростью 1, затратив время 1.41....
  • Пройти расстояние 1 от города 1 до города 2 со скоростью 1, затратив время 1.
  • Пройти расстояние 1 от города 2 до начала координат со скоростью 1, затратив время 1.
3 1 2
4 4
1 0
0 1
4.3713203436 Вот один из оптимальных способов разнести все подарки
  • Пройти расстояние 1 от начала координат до ускорителя 1 со скоростью 1, затратив время 1.
  • Пройти расстояние 1,41... от ускорителя 1 до ускорителя 2 со скоростью 2, затратив время 0,707....
  • Пройти расстояние 5 от ускорителя 2 до города 1 со скоростью 4, затратив время 1,25.
  • Пройти расстояние 5,65... от города 1 до начала координат со скоростью 4, затратив время 1,41....
Однажды злой волшебник Сарумян поглядел в видеочат и узрел там систему из N зеркал. Долго думал он, прежде чем внутренний голос подсказал ему, что система не простая. Он понял, что если посмотреть на эту систему под некоторым углом, и увидеть заданную точку А через все N зеркал (то есть так, чтобы его взгляд отразился через каждое из них ровно по одному разу, а потом попал в точку A), то откроются ему все тайны интернета. 
Однако светлые силы не дремали и через агентурную сеть выяснили все про этот видеочат. 
Требуется написать программу, которая подсказала бы светлым силам, под каким углом нужно посмотреть на систему зеркал, чтобы узнать все тайны интернета.

Входные данные:
В первой строке входного файла записано одно число – количество зеркал (0<N≤10). В следующей строке записаны координаты (x и y, где ось x направлена вправо, ось y – вверх) исходной точки (откуда надо смотреть на зеркала) и точки A. Далее в N строках записана информация о зеркалах – по четыре числа, обозначающие координаты начала и конца зеркала. Отражающая поверхность расположена на левой стороне зеркала (если смотреть от первой точки в направлении второй). С обратной стороны зеркала прозрачны.
Причем выполняются следующие ограничения:
•    Все координаты вещественны и по модулю не превосходят 10000
•    Никакие зеркала не пересекаются 
•    Конечная и начальная точки не лежат ни на одном из зеркал

Выходные данные:
В первую строку выходного файла необходимо записать YES, если решение существует, и NO, если нет. Если решение есть, то во вторую строку надо записать угол в градусах (с точностью до шести знаков после запятой), под которым нужно смотреть на зеркала. Угол отсчитывается против часовой стрелки от оси Ox и лежит в пределах от 0 до 360 градусов.
Примеры
Входные данные Выходные данные
1
0 0
0 5
1 0 1 2
-1 4 –1 2
YES
51.340192
Просека — эта такая прямая линия, которая проходит через лес (то есть деревья есть как с одной стороны от этой линии, так и с другой), и при этом она не проходит ни через одно из деревьев леса, а также не касается деревьев. Будем говорить, что лес является дремучим, если в нем нет ни одной просеки.

На плане леса все деревья изображаются кругами. Никакие два круга не пересекаются и не касаются друг друга. Требуется по этому плану определить, является ли лес дремучим.

Входные данные
Во входном файле содержится сначала целое число N — количество деревьев (1 ≤ N ≤ 200). Затем идет N троек чисел, задающих деревья. Первые два числа задают координаты центра, а третье — радиус. Все данные задаются точно, и выражаются вещественными числами, не более чем с 2 знаками после десятичной точки, по модулю не превосходящими 1000.

Выходные данные
В первой строке выходного файла должно содержаться сообщение YES, если лес является дремучим, и NO иначе. Во втором случае вторая строка выходного файла должна содержать координаты двух точек, через которые проходит просека. Все координаты нужно выводить с восемью знаками после десятичной точки, координаты не должны превышать 2000, и расстояние между выданными точками должно быть не меньше 100.
 
Примеры
Входные данные Выходные данные
1 3
 0.00 30.00 25.00
 0.00 -30.00 25.00
 40.00 0.00 16.00
NO
-833.3333340000 -552.7707973875
 833.3333340000 552.7707973875
2 3
0.00 30.00 29.00
0.00 -30.00 29.00
40.00 0.00 19.00
YES
На новой станции метро, которую планируют открыть в конце этого года, будет N эскалаторов (эскалаторы пронумерованы подряд числами от 1 до N). Эскалаторы имеют длину L и расположены на расстоянии H друг от друга. Шириной эскалатором пренебрежем. Между каждыми двумя соседними эскалаторами (точно посередине) будет установлен ряд ламп. В ряду будет K ламп. Лампы устанавливаются по следующему принципу: всю длину эскалатора L разбивают на K равных отрезков и в середине каждого отрезка устанавливают по лампе (см. рисунок). Всего будет установлено (N–1)*K ламп.


На приведенном рисунке N=4 (эскалаторы показаны жирными <горизонтальными линиями), L=20, H=4, K=5.

Васе удалось проникнуть на эту станцию еще до ее открытия, и даже прокатиться на эскалаторе. Он выбрал эскалатор номер J. Посчитайте, в скольких точках эскалатора (включая его начало и конец) Вася будет видеть не все лампы (так как их будут загораживать другие лампы).

Входные данные
Во входном файле записаны числа N, L, H, K, J. Все числа — натуральные. 2≤N≤35, 1≤L≤1000, 1≤H≤1000, 1≤K≤35, 1≤J≤N.

Выходные данные
В выходной файл выведите одно число — ответ задачи.
Примеры
Входные данные Выходные данные
1 2 20 4 5 1 0
2 4 20 4 5 2 11
Однажды, Вася взял без спроса у бабушки пульт от телевизора и выбежал во двор с прямого хода. Радиус двора - R метров. Прямой путь от парадного выхода до калитки - хорда AB, являющаяся диаметром этой окружности. Добежав до центра окружности, он увидел деда выскочившего ему наперерез. Василий принял решение сбежать через дырку в заборе. Но чтобы не портить бабушкины цветы и тем самым не добить её своим поступком, он подумал что лучше всего бежать по дорожкам. На картинке они обозначены.


Близжайщая тропинка ведущая до дырки - AC, к ней от центра ведёт дорожка ОН. 
 
Подсчитайте расстояние которое ему предстоит пробежать c момента как он выскочил из дома.
1 < R < AC < 10^18

Входные данные:
10 16
Выходные данные
24.000

(с) Медведев Д., 2018
Министерство дорожного транспорта решило построить себе новый офис. Поскольку министр регулярно выезжает с инспекцией наиболее важных трасс, было решено, что офис министерства не должен располагаться слишком далеко от них.
 
Наиболее важные трассы представляют собой прямые на плоскости. Министерство хочет выбрать такое расположение для своего офиса, чтобы максимум из расстояний от офиса до трасс был как можно меньше.
 
Требуется написать программу, которая по заданному расположению наиболее важных трасс определяет оптимальное расположение дома для офиса министерства дорожного транспорта.
 
Входные данные
Первая строка входного файла содержит одно целое число n — количество наиболее важных трасс (1  ≤ n ≤ 104 ).
 
Последующие n строк описывают трассы. Каждая трасса описывается четырьмя целыми числами x1, y1, x2 и y2 и представляет собой прямую, проходящую через точки (x1, y1)  и (x2, y2) . Координаты заданных точек не превышают по модулю 104. Точки (x1 , y1)  и (x2 , y2)  ни для какой прямой не совпадают.
 
Выходные данные
Выходной файл должен содержать два разделенных пробелом вещественных числа: координаты точки, в которой следует построить офис министерства дорожного транспорта. Координаты по модулю не должны превышать 109, гарантируется, что хотя бы один такой ответ существует. Если оптимальных ответов несколько, необходимо выведите любой из них.
 
Ответ должен иметь абсолютную или относительную погрешность не более 10−6, что означает следующее. Пусть максимальное расстояние от выведенной точки до некоторой трассы равно x, а в правильном ответе оно равно y. Ответ будет засчитан, если значение выражения | x − y | /  max(1, |y| )  не превышает 10−6.
 
 
Ввод Вывод
4
0 0 0 1
0 0 1 0
1 1 2 1
1 1 1 2
0.5000000004656613 0.4999999995343387
7
376 -9811 376 -4207
6930 -3493 6930 -8337
1963 -251 1963 -5008
-1055 9990 -684 9990
3775 -348 3775 1336
7706 -2550 7706 -8412
-9589 8339 -4875 8339
4040.9996151750674 12003.999615175067

 Личные олимпиады, Всероссийская олимпиада школьников, Региональный этап, 2011, 2 день, Задача D 
Фермер Джон нуждается в вашей помощи. Он решил построить изгородь в форме прямой, чтобы ограничить движение своих коров. Он рассматривает несколько вариантов размещения изгороди и с вашей помощью хочет определить наиболее подходящий. Подходящим считается вариант, когда все коровы находятся по одну сторону изгороди. Изгородь не считается подходящей, если хоть одна корова расположена на изгороди. ФД будет задавать вам вопросы про варианты изгороди, на которые вы должны отвечать YES, если изгородь подходит и NO, в противном случае.
 
Кроме того, ФД может добавить новых коров в стадо. С того момента, как корова добавлена, она должна быть по одну сторону от изгороди со всеми другими коровами.
 
Входные данные 
Первая строка ввода содержит N (1 <= N <= 100000) и Q (1 <= Q <= 100000) разделённые одним пробелом. Это, соответственно, начальное количество коров в стаде и количество запросов.
Следующие N строк описывают начальное положение стада. Каждая строка содержит два целых числа x и x (разделённые пробелом), представляющие позицию очередной коровы.
Оставшиеся Q строк содержат запросы, либо добавляющие новую корову в стадо, либо проверяющие изгородь на применимость. Строка вида 1 x y означает, что новая корова добавляется в стадо на позицию x y. Строка вида 2 A B C означает, что ФД хочет проверить изгородь, описываемую прямой Ax+By=C.
Все позиции коров уникальны (-109 <= x, x <= 109). Кроме того, -109 <= A, B <= 109 и -1018 <= C <= 1018. Никогда не будет изгороди с A = B = 0.
 
Выходные данные
Для каждой изгороди выведите YES, если она подходит и NO, в противном случае.
 
Ввод Вывод
3 4
0 0
0 1
1 0
2 2 2 3
1 1 1
2 2 2 3
2 0 1 1
YES
NO
NO
 
Прямая 2x + 2y = 3 оставляет начальные 3 коровы по одну сторону. Однако корова (1,1) на другой стороне, поэтому после её добавления такая изгородь уже не подходит. Прямая Y=1 не подходит, поскольку коровы (0,1) и (1,1) находятся на ней.
 
Предупреждение: ввод-вывод для этой задачи очень большой. В С++ можно использовать scanf или ios_base::sync_with_stdio(false). В Java надо не использовать java.util.Scanner. Не делайте flush вывода (например? используя std::endl) после каждого запроса.

В машинном обучении часто возникает задача линейной классификации объектов, когда классы объектов разделяются между собой линейной поверхностью. Например, у нас есть информация о количестве дней с момента регистрации аккаунта в социальной сети и количество отправленных сообщений за последний
день, а также информация о том, является ли этот аккаунт спам-ботом. Возраст аккаунта мы можем взять за X координату точки, а количество сообщений  за Y
коордианату. Задача классификации состоит в том, чтобы провести какую-либо прямую так, чтобы объекты одного типа находились по одну сторону этой прямой, а объекты другого типа  по другую.
 
При наличии такой прямой мы сможем пронозировать тип даже незнакомого объекта по известному возрасту аккаунта и количеству отправленных сообщений в зависимости от того, с какой стороны от прямой оказался объект. Естественно, в реальных данных могут быть ошибки измерений или необычные объекты и провести такую прямую не всегда возможно, потому что, например, объект первого типа может случйно попасть в скопление объектов второго типа и отделить его прямой невозможно.
 
Вам необходимо по информации о параметрах и типе объектов определить, существует ли прямая, которая однозначно разделеят классы объектов. Прямая не должна проходить ни через один объект.
 
Формат входных данных
В этой задаче входной файл содержит несколько тестовых блоков.
В первой строке задано число T  количество тестовых блоков (1 <= T <= 100).
Каждый тестовый блок состоит из числа N  количество описанных объектов (1 <= N <= 2000).
В следующих N строках содержится описания объектов, состоящие из трех целых чисел X, Y , Type (0 <= X, Y <= 10, 0 <= Type <= 1).

Формат выходных данных
Выведите T слов "YES" или "NO" по одному в строке для каждого из тестовых блоков. "YES" необходимо выводить если разделение на классы возможно, "NO"  если невозможно.

Система оценки
Решения, верно работающие при T <= 10, N <= 100, будут набирать не менее половины баллов.

Ввод Вывод
2
6
1 1 1
1 2 1
1 3 0
2 1 1
2 2 0
3 1 0
6
1 3 0
2 2 0
1 2 1
3 1 1
2 1 1
1 1 0
YES
NO

Один успешный бизнесмен Василий после двух долгих лет непрерывной работы ушел в долгожданный отпуск. Желая расслабиться, у него 
возникла идея завести сад из синих и красных цветов на заднем дворе своего коттеджа. Ежедневная работа с таблицами ему изрядно надоела, 
поэтому он хотел видеть сад круглой формы. Однако чтобы созерцание сада, сидя на кресле, было максимально расслабляющим, 
граница между синими и красными должна быть на одинаковом расстоянии L от него. 
 
Василий нанял садовника для создания сада. Садовник закупил одинаковое количество красных и синих цветов, Но потом вспомнил последнее 
условие бизнесмена. Ему было жаль выкидывать так много цветов, поэтому он решил что граница между разными цветами должна делить сад 
на две равные по площади части. Тогда он сможет посадить все цветы. Не владея высокими знаниями геометрии, садовник смог посчитать 
радиус сада R, но расстояние от кресла на веранде до центра сада он попросил посчитать Вас. 
 
Входной файл содержит целое число R - радиус сада (1 < R < 10000) и целое число L - расстояние от кресла до границы между синими и красными 
цветами (1 < L < 10000). Ваша задача вывести расстояние от кресла на веранде до центра сада. Ответ округлите до сотых, или выведите -1, 
если построить такой сад невозможно. Обратите внимание, что кресло может находится как за пределами сада, так и в саду. 

Входные данные: 
12 15 
 
Выходные данные: 
13.262 
 
 
Входные данные: 
100 1 
 
Выходные данные: 
-1 


(с) Линд Владимир
На протяжении многих лет Вася работает программистом в одной очень большой и очень из- вестной компании. Эта компания обеспечивает своих сотрудников всем необходимым для приятной и плодотворной работы: бесплатными обедами, транспортом от дома до места работы и многим, многим другим. И вот в один прекрасный солнечный день Вася понял, что ему очень наскучил вид из окна его офиса, и ему нужно, чтобы за окном было что-то новое и прекрасное. А что может быть лучше чудесного горного пейзажа? Придя к этой мысли, Вася попросил своего менеджера подобрать себе новый офис с красивым видом на горы.

В той местности, где располагается офис Васи, каждая гора принадлежит некоторой горной цепи. Так как Васе хочется, чтобы вид из окна его офиса был идеальным, то он попросил подобрать себе такой офис, чтобы никакие две горные цепи, видимые из окна, не пересекались. Менеджер Васи нашел прекрасный новый офис, из которого видно N горных цепей, но он никак не может определить, понравится ли Васе вид из окна этого офиса. Помогите ему!

Более формально, вид из окна офиса представляет собой набор горных цепей, пронумерованных от 1 до N, где горная цепь с номером i представляет собой ломаную на плоскости из li звеньев с вершинами в точках (xi,j , yi,j ), причем для любых i, j выполнено xi,j < xi,j+1.

Кроме этого, окно в офисе имеет фиксированную ширину, поэтому все горные цепи начинаются и заканчиваются на одной вертикали, то есть существуют такие числа A и B, что для любого номера i горной цепи выполнено xi,0 = A, xi,li = B.

Отметим, что из определения горной цепи следует, что для любого значения абсциссы A <= x <= B на ломаной с номером i существует единственная точка (x, yi(x)) с этим значением абсциссы, при- надлежащая этой ломаной. Будем говорить, что горная цепь i находится строго выше горной цепи j в точке x, если выполнено строгое неравенство yi(x) > yj (x).

Естественно считать, что цепь под номером i пересекается с цепью под номером j, если су- ществуют такие два значения абсциссы x1, x2, что цепь i находится строго выше цепи j в точке x1, но при этом цепь j находится строго выше цепи i в точке x2, то есть выполнены неравенства yi(x1) > yj (x1) и yj (x2) > yi(x2). Обратите внимание на поясняющие рисунки, расположенные в примечании к задаче.

Вам необходимо определить, подойдет ли подобранный офис Васе, и, если нет, то найти любую пару пересекающихся горных цепей.

Формат входных данных 
В первой строке входных данных через пробел идут два целых числа: A и B (−109<=A < B<=109 ).
Во второй строке входных данных находится единственное число N — количество горных цепей, видимых из окна подобранного менеджером Васи офиса (1 <= N <= 100 000).
Далее следуют описания N горных цепей. В первой строке i-го описания содержится число li => 1 — количество звеньев ломаной, из которых состоит соответствующая горная цепь. В следую- щих li + 1 строках описания содержатся два целых числа — координаты (xi,j , yi,j ) вершин ломаной (0 <= j <= li). Суммарное число звеньев всех ломаных не превосходит 200 000.
Гарантируется, что для каждой горной цепи вершины соответствующей ей ломаной идут во входных данных в порядке возрастания абсциссы, причем для любого i выполнено xi,0 = A, xi,li = B.

Формат выходных данных 
Если же офис подходит Васе, то есть никакие две горные цепи из входных данных не пересека- ются, в единственной строке выходных данных выведите слово "Yes" (без кавычек).
Иначе выведите в первой строке слово "No" (без кавычек), а на следующей строке выведите два числа — номера двух пересекающихся горных цепей. Горные цепи нумеруются согласно их появлению во входных данных, начиная с 1.

Примеры
Ввод Вывод
-3 3
2
1
-3 2
3 1
2
-3 2
0 4
3 2
Yes
0 4
2
3
0 3
1 3
3 1
4 1
1
0 2
4 2
No
1 2


Замечание

Напоминаем, что абсциссой точки называется её x-координата, а ординатой — её y-координата. В первом примере хотя ломаные и касаются друг друга в точке (−3, 2), но, согласно данному выше определению, они не пересекаются. Во втором примере в точке x1 = 1 одна ломаная выше другой, а в точке x2 = 3 — наоборот, то есть горные цепи пересекаются.

 
Поделиться
Класснуть