Вычислительная геометрия

98 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.
Даны длины трёх отрезков. Если возможно, требуется построить треугольник, в котором один из этих отрезков был бы высотой, один - биссектрисой и один - медианой; все построенные из одной вершины.

Ограничения: длина каждого из трёх отрезков от 0.01 до 100, точность результата должна быть 0.001.

Входные данные
Вводятся три положительных числа, разделённых пробелами, - длины отрезков.

Выходные данные
Выводится одно число - площадь треугольника. Если треугольник нельзя построить, вывести -1. Если может быть построено несколько треугольников с разными площадями, вывести 0.

Рассматриваемые пирамиды имеют треугольник в основании, то есть являются тетраэдрами. Требуется по заданным длинам рёбер пирамиды найти её объём.

Ограничения: длины рёбер - целые положительные числа, не превосходящие 1000.


Входные данные

В первой строке находятся 6 чисел через пробел - длины рёбер пирамиды ABCD. Порядок рёбер: ABACADBCBDCD.


Выходные данные

Вывести одно вещественное число с четырьмя знаками после запятой - объём пирамиды.

По координатам вершин многоугольника требуется найти координаты его центра тяжести. Стороны многоугольника друг с другом не соприкасаются (за исключением соседних - в вершинах) и не пересекаются. Площадь многоугольника не равна нулю.

Ограничения: число вершин 3 <= N <= 100 000, координаты вершин в декартовой системе координат целые и по модулю не превосходят 20 000.

Входные данные
В первой строке находится число N, в следующих N строках - пары чисел - координаты точек. Если соединить точки в данном порядке, а также соединить первую и последнюю точки, получится заданный многоугольник.

Выходные данные
Вывести два числа с двумя знаками после запятой - координаты центра тяжести.
Многоугольник на плоскости задан целочисленными координатами своих N вершин в декартовой системе координат. Требуется найти число точек с целочисленными координатами, лежащих внутри многоугольника (не на границе). Стороны многоугольника друг с другом не соприкасаются (за исключением соседних - в вершинах) и не пересекаются.

Ограничения: 3 <= N <= 10 000, координаты вершин целые и по модулю не превосходят 1 000 000.

Входные данные
В первой строке находится число N, в следующих N строках - пары чисел - координаты точек. Если соединить точки в данном порядке, а также соединить первую и последнюю точки, получится заданный многоугольник.

Выходные данные
Вывести одно число - искомое количество точек.

Два круга заданы координатами центров в прямоугольной декартовой системе координат и радиусами. Найти площадь их пересечения.




Ограничения: во входных данных числа вещественные и по модулю не превосходят 1000.

Входные данные
В первой строке находятся шесть вещественных чисел через пробел - координаты центров и радиусы двух кругов: x1, y1, r1, x2, y2, r2.

Выходные данные
Вывести одно вещественное число с двумя знаками после запятой - площадь пересечения кругов.

Дано N прямоугольников со сторонами, параллельными осям координат. Требуется определить, на сколько частей эти прямоугольники разбивают плоскость (внутри частей не должно быть границ прямоугольников).

Входные данные
В первой строке содержится число прямоугольников N. Далее идут N строк, содержащих по 4 числа x1, y1, x2, y2 - координаты двух противоположных углов прямоугольника.

Ограничения: 1 <= N <= 100, координаты представляют собой целые числа и по абсолютной величине не превосходят 10 000.

Выходные данные
Вывести одно число - количество частей, на которые разбивается плоскость.
Дана карта рек некоторого континента. Каждая река показана как ломаная линия, которая начинается у истока реки и заканчивается или в точке, где река впадает в другую, или устьем реки. Вершины ломаной - или точки поворота реки, или точки впадения притоков.

Будем рассматривать бассейн реки как выпуклый многоугольник минимальной площади, который содержит реку и все её притоки.

Примечание. Согласно этому определению бассейна реки, одна и та же территория может принадлежать бассейнам различных рек.

Пример. Показан континент с тремя реками. Координаты рек и площади бассейнов даны в таблице.


 
Название реки    x      y   Площадь бассейна реки без притоков
река 1 6 9 12,5
5 11
3 12
2 10
1 7
 
река 2 7 9 1,5
5 7
5 5,5
 
река 3 3 10 9,5
5 8
4 6
5 5,5
6 5
3 5


Требуется найти максимальную площадь бассейна реки, расположенной на данном континенте.

Входные данные
Первая строка содержит число рек N. В следующих строках файла содержится N блоков, описывающих реки.

Каждый блок номер i состоит:

из одной строки с ki - числом вершин ломаной, представляющей реку;
ki строк, содержащих пары вещественных чисел xj и yj (1 <= j <= ki), разделённых пробелом, - координаты точек, описывающих реку.
Ограничения: 1 <= N <= 10, сумма ki <= 1000, -1000 <= xj, yj <= 1000.

Выходные данные
Вывести одно число - площадь наибольшего бассейна реки с двумя знаками после запятой.
На поверхности планеты, являющейся шаром радиусом R, заданы две точки своими широтой и долготой. Найти минимальную длину пути по поверхности этой планеты из одной точки в другую.

Входные данные
В первой строке находится число R, во второй строке заданы широта и долгота первой точки, в третьей строке - широта и долгота второй точки. Широта в градусах от -90 до 90, долгота в градусах от -180 до 180, 100 <= R <= 10 000, все числа вещественные.

Выходные данные
Вывести длину пути с двумя знаками после запятой.
В прямоугольной декартовой системе координат прямая задана двумя принадлежащими ей точками (0, W) и (100N, E). Также заданы N2 квадратов со сторонами, параллельными осям координат. Квадрат Si, j имеет координаты углов (100i, 100j) и (100i - 100, 100j - 100), i, j = 1, 2, ..., N. Требуется найти количество квадратов, имеющих общую точку с прямой.

Входные данные
В первой строке находятся три целых числа, N, W и E, разделённых пробелами. 1 <= N <= 100, 0 <= W, E <= 100N, все числа целые.

Выходные данные
Вывести одно число - количество квадратов.
На плоскости заданы N точек своими декартовыми координатами. Найти минимальный периметр многоугольника, содержащего все эти точки. Гарантируется, что искомый многоугольник имеет ненулевую площадь.

Входные данные
В первой строке находится число N, далее - N строк с парами координат. 3 <= N <= 1000, -10 000 <= xi, yi <= 10 000, все числа целые, все точки различны.

Выходные данные
Вывести одно число - длину периметра с одним знаком после запятой.
Многоугольник на плоскости задан целочисленными координатами своих N вершин в декартовой системе координат. Требуется найти площадь многоугольника. Стороны многоугольника не соприкасаются (за исключением соседних - в вершинах) и не пересекаются.

Входные данные
В первой строке находится число N. В следующих N строках находятся пары чисел - координаты точек. Если соединить точки в данном порядке, а также первую и последнюю точки, получится заданный многоугольник. 3 <= N <= 50 000, координаты вершин целые и по модулю не превосходят 20 000.

Выходные данные
Вывести одно число - площадь многоугольника. Его следует округлить до ближайшего числа с одной цифрой после запятой.
Даны размеры прямоугольных открытки и конверта. Требуется определить, поместится ли открытка в конверт.

Входные данные
В первой строке находятся размеры открытки, во второй - размеры конверта. Pазмеры открытки и конверта - целые положительные числа, не превосходящие 100.

Выходные данные
Если открытку можно вложить в конверт, вывести "Possible", если нет - вывести "Impossible".
Два отрезка на плоскости заданы целочисленными координатами своих концов в декартовой системе координат. Требуется определить, существует ли у них общая точка.

Входные данные
В первой строке содержатся координаты первого конца первого отрезка, во второй - второго конца первого отрезка, в третьей и четвёртой - координаты концов второго отрезка. Kоординаты целые и по модулю не превосходят 10 000.

Выходные данные
Выводится слово "Yes", если общая точка есть, или слово "No" - в противном случае.
В декартовой системе координат на плоскости заданы координаты вершин треугольника и ещё одной точки. Определить, принадлежит ли эта точка треугольнику.

Входные данные
В четырёх строках находятся пары чисел - координаты точек. Числа в первых трёх строках - это координаты вершин треугольника, в четвёртой строке - координаты тестируемой точки. Координаты вершин - целые числа, для любой точки выполняются следующие условия: -10 000 <= x, y <= 10 000.

Выходные данные
Вывести слово "In", если точка находится внутри треугольника, или "Out" - если снаружи.
На полигоне, на котором проводятся военные учения сухопутных войск Флатландии, вырыты n окопов. Каждый окоп вырыт вдоль границы прямоугольника со сторонами, параллельными направлениям север–юг и запад–восток. При этом окопы могут иметь общие точки, но никакие два окопа не имеют общего участка ненулевой длины.

Очередные учения должны продемонстрировать способность солдат быстро и незаметно перемещаться из точки A в точку B.

Во время учений солдаты могут перемещаться либо по окопам, либо по траншеям, которые они могут прокапывать между окопами. При этом по окопам и выкопанным траншеям солдат может бегать настолько быстро, что временем перемещения от одной точки до другой можно пренебречь (будем считать его равным нулю). Траншеи же солдат копает со скоростью 1 метр в час.

Заданы точки A и B. Требуется определить, за какое минимальное время солдат во время учений сможет переместиться из А в B. Шириной траншей и окопов можно пренебречь.

Формат входных данных

Первая строка содержит число n — количество окопов на полигоне (1 ≤ n ≤ 500). Введем систему координат на полигоне таким образом, чтобы ось OX была ориентирована с запада на восток, а ось OY — с юга на север. Следующие n строк описывают окопы, каждый окоп описывается четырьмя целыми числами x1, y1, x2, y2 — координатами юго-западного и северо-восточного углов, соответственно (–104 ≤ x1 < x1 ≤ 104, –104 ≤ y1 < y2 ≤ 104).

Последние две строки содержат по два целых числа: xA, yA — координаты точки A и xB, yB — координаты точки B, соответственно (–104 ≤ xA, yA, xB, yB ≤ 104). Гарантируется, что точки A и B находятся в окопах. Все координаты заданы в метрах.

Формат выходных данных

Выведите одно вещественное число — количество часов, которое потребуется солдату, чтобы добраться из точки A до точки B. Ответ должен отличаться от правильного не более чем на 10-6.
Вася нарисовал на клетчатой бумаге многоугольник, все стороны которого проходят по линиям сетки. После этого в каждой клетке он написал число, равное количеству сторон данной клетки, которые принадлежат сторонам многоугольника. Затем он стер многоугольник так, что остался листок бумаги, в каждой клетке которого написано число.

Восстановите нарисованный Васей многоугольник.

Входные данные
В первой строке входных данных содержатся два натуральных числа: Y - количество строк и X - количество столбцов листа (3 <= Y <= 1000, 3 <= X <= 1000). В каждой из следующих Y строк задается по X целых неотрицательных чисел, не превосходящих 4. Ни одна из сторон многоугольника не проходит по границе листа бумаги.

Выходные данные
Выведите искомый многоугольник в следующем формате.

Выходные данные должны содержать Y строк по 2X-1 символов в каждой (по одному символу на клетку и линию между клетками).

В первой строке выведите вертикальные отрезки в верхнем ряду клеток, обозначая их символом | (вертикальная черта - символ с кодом 124) и горизонтальные отрезки, отделяющие первый ряд клеток от следующего, обозначая их символом _ (подчеркивание). Если соответствующий отрезок в данном многоугольнике отсутствует, выведите вместо него символ . (точка). Во второй строке выведите в том же формате вертикальные отрезки во втором ряду и горизонтальные отрезки, отделяющие второй ряд от третьего. И т.д. В каждой строке на нечетных местах могут стоять только символы точка или подчеркивание, на четных местах - символы точка или вертикальная черта.

Гарантируется, что хотя бы одно решение существует. Если решений несколько, выведите любое из них.

Множество на плоскости называется выпуклым, если вместе с любыми двумя точками оно содержит также и отрезок, соединяющий эти точки. Минимальное по включению выпуклое множество, содержащее заданное множество точек \(X\), называется выпуклой оболочкой множества \(X\).

В этой задаче вам требуется найти выпуклую оболочку множества точек, принадлежащих заданному набору углов.

Углом называется геометрическая фигура, образованная двумя лучами, выходящими из одной точки. Эта точка называется вершиной угла.

На рисунке слева приведены два угла, на рисунке справа изображена их выпуклая оболочка.


Формат входных данных
Первая строка содержит число \(n\) — количество углов (\(1 \le n \le 1000\)). Каждая из следующих \(n\) строк описывает углы. Каждый угол описывается координатами трех точек: вершины и двух отличных от вершины точек — по одной на каждом из лучей. Все координаты целые и не превышают \(10^4\) по абсолютной величине. Величина угла находится в диапазоне от 0 до 180 градусов, не включительно.

Формат выходных данных
Выведите границу выпуклой оболочки в виде последовательности направленных лучей, прямых и отрезков. Никакие два объекта в выходном файле не должны лежать на одной прямой. Все отрезки должны иметь длину больше нуля. Объекты должны быть перечислены в таком порядке, чтобы начало каждого следующего совпадало с концом предыдущего. Все числа должны быть целыми и не превосходить \(10^5\) по абсолютной величине. При проходе вдоль описанной границы выпуклая оболочка углов должна быть справа.

На первой строке выведите \(l\) — количество объектов в ответе. Следующие \(l\) строк должны содержать описание объектов. Объекты описываются следующим образом:

  • Отрезок: <<segment \(x_1\) \(y_1\) \(x_2\) \(y_2\)>>, где \((x_1, y_1)\) и \((x_2, y_2)\) — концы отрезка, отрезок считается направленным от \((x_1, y_1)\) к \((x_2, y_2)\).

  • Луч, направленный от начала: <<outray \(x_1\) \(y_1\) \(x_2\) \(y_2\)>>, где \((x_1, y_1)\) — начало луча, а \((x_2, y_2)\) — произвольная точка на луче, отличная от начала.

  • Луч, направленный к началу: <<inray \(x_1\) \(y_1\) \(x_2\) \(y_2\)>>, где \((x_2, y_2)\) — начало луча, а \((x_1, y_1)\) — произвольная точка на луче, отличная от начала.

  • Прямая: <<line \(x_1\) \(y_1\) \(x_2\) \(y_2\)>>, где \((x_1, y_1)\) и \((x_2, y_2)\) — две точки на прямой, причем при движении вдоль прямой в ее направлении точка \((x_1, y_1)\) следует ранее точки \((x_2, y_2)\).

Если выпуклой оболочкой является вся плоскость, то выведите \(l = 0\).

«Соединение точек» – это игра для одного игрока. Игровое поле строится следующим образом. Выбираются два целых числа, каждое из которых больше 2, которые обозначаются g и r. Затем на плоскости рисуются четыре точки в вершинах квадрата, две верхние из них становятся зелеными точками, а две нижние – красными. Далее внутри квадрата рисуются зеленые и красные точки таким образом, что никакие три точки, включая вершины квадрата, не лежат на одной прямой. Процесс продолжается до тех пор, пока общее количество зеленых точек не станет равным g, а количество красных точек – равным r.

После того, как игровое поле нарисовано, игрок начинает соединять точки. Две точки можно соединять отрезком, соблюдая следующие условия:
*соединяются только две точки одного цвета;
*отрезок, соединяющий точки, не пересекает никакой из ранее нарисованных отрезков (кроме как по концам отрезков).

Будем считать, что две точки u и v принадлежат одной компоненте, если от u до v можно дойти по нарисованным отрезкам.

Цель игры – соединить все зеленые точки в одну компоненту с помощью (g – 1) отрезков, а все красные точки – в другую компоненту с помощью (r – 1) отрезков. Можно доказать, что при вышеописанном способе расположения точек всегда существует способ выиграть игру.

Вам будет задано квадратное игровое поле со стороной s, а также g зелеными и r красными точками. Координаты точек задаются парами целых чисел (xi, yi). Зеленые точки пронумерованы числами от 1 до g так, что верхняя левая точка (0, s) имеет номер 1, верхняя правая точка (s, s) – номер 2, а остальные точки – номера от 3 до g (в произвольном порядке). Красные точки пронумерованы числами от 1 до r так, что нижняя левая точка (0, 0) имеет номер 1, нижняя правая точка (s, 0) – номер 2, а остальные точки – номера от 3 до r (в произвольном порядке).



На рисунке показан пример игры, где зеленые точки соединены в одну компоненту, а красные точки – в другую.

Легко видеть, что никакие три точки на рисунке не лежат на одной прямой, и никакие два отрезка не пересекаются, кроме как по концам.
Задание
Напишите программу, которая по заданным координатам g зеленых точек и координатам r красных точек находит способ, как нарисовать (g – 1) зеленых отрезков и (r – 1) красных отрезков таким образом, чтобы все зеленые точки принадлежали одной компоненте, а все красные точки – другой, и никакие два отрезка не пересекались.

Ограничения
3≤g≤50000,g – количество зеленых точек 
3≤r≤50000
0<s≤200000000,r – количество красных точек

Входные данные
На вход Вашей программы поступают данные в следующем формате:

СТРОКА 1: Содержит целое число g.

СЛЕДУЮЩИЕ g
СТРОК: Каждая строка содержит два целых числа – координаты xi и yi каждой из g зеленых точек, начиная с точки с номером 1 и заканчивая точкой с номером g. Эти два числа разделены пробелами.

СТРОКА g + 2: Содержит целое число r.

СЛЕДУЮЩИЕ r СТРОК: Каждая строка содержит два целых числа – координаты xi и yi каждой из r красных точек, начиная с точки с номером 1 и заканчивая точкой с номером r. Эти два числа разделены пробелами.

Выходные данные
Ваша программа должна вывести (g – 1) + (r – 1) строк, каждая из которых описывает один отрезок, соединяющий две точки.

Каждая строка должна содержать два целых числа и один символ, разделенные пробелом. Числа представляют собой номера точек, соединенных этим отрезком. Если точки зеленые, то последним символом в строке должен быть g, если точки красные, то последним символом в строке должен быть r.

Ни порядок, в котором выводятся отрезки, ни порядок точек в строке не имеют значения.

Замечание
Если существует несколько маршрутов товароперевозок, удовлетворяющих всем указанным требованиям, выведите любой из них.
Триангуляцией некоторого набора точек на плоскости называется набор невырожденных треугольников, удовлетворяющий следующим свойствам:

1) Вершинами треугольников являются только точки исходного набора. Каждая точка исходного набора является вершиной хотя бы одного треугольника.
2) Два различных треугольника либо не имеют общих точек, либо имеют общую вершину, либо имеют общую сторону (но площадь их пересечения всегда равна 0).
3) Любая точка, лежащая внутри выпуклой оболочки исходного набора точек, принадлежит хотя бы одному треугольнику (она может принадлежать нескольким треугольникам, если является их общей вершиной или принадлежит их общей стороне). (Выпуклой оболочкой некоторого набора точек называется наименьший выпуклый многоугольник, содержащий все эти точки).

Триангуляция называется триангуляцией Делоне, если кроме того для нее выполняется следующее условие:
4) Внутри окружности, описанной около любого треугольника из триангуляции, не лежит ни одна из исходных точек (точки могут лежать на окружности, в частности на ней, очевидно, лежат вершины рассматриваемого треугольника).

Для заданного набора точек найдите количество его триангуляций Делоне (две триангуляции считаются различными, если они отличаются хотя бы одним треугольником).

Входные данные
В первой строке вводится число N - количество точек (3 <= N <= 30) исходного набора. Следующие N строк содержат по одной паре вещественных чисел - координаты соответствующей точки. Никакие три точки не лежат на одной прямой.

Выходные данные
Выведите количество различных триангуляций Делоне указанного набора точек.
Рассмотрим выпуклый многоугольник, вершины которого лежат в точках плоскости с целыми координатами. Требуется разбить его на треугольники с вершинами в точках с целыми координатами, каждый из которых имел бы площадь 1/2, либо выяснить, что это сделать невозможно.

Входные данные
В первой строке вводится число N - количество вершин многоугольника (1 <= N <= 10). Следующие N строк содержат координаты вершин многоугольника в порядке обхода их по часовой стрелке. Все координаты - целые неотрицательные числа, не превышающие 10. Никакие три последовательные вершины многоугольника не лежат на одной прямой.

Выходные данные
Если выполнить разбиение указанным образом невозможно, выведите единственное число - 0. В противном случае выведите несколько строк, содержащих по 6 чисел каждая. Количество строк должно быть равно количеству треугольников в найденном разбиении. Числа в каждой строке должны представлять собой координаты вершин соответствующего треугольника - x1, y1, x2, y2, x3, y3. Площадь каждого треугольника должна быть 1/2. Порядок перечисления треугольников и вершин в каждом из треугольников может быть произвольным. Если допустимых разбиений несколько, выведите любое.
Поделиться
Класснуть