在一个周长为10000的圆上等距分布着n个雕塑。现在又有m个新雕塑加入(位置可以随意放),希望所有n+m个雕塑在圆周上均匀分布。这就需要移动其中一些原有的雕塑。要求n个雕塑移动的总距离尽量小。
2<=n<=1000, 1<=m<=1000,输出最小总距离,精确到10-4
这题是《算法竞赛入门经典--训练指南》第七页的一道例题,作者分析的时候声称一定有一个雕塑没有移动,但是没给出证明
我也没法给出证明,因为里面涉及到round(返回最接近的整数)这种非线性函数,有点难处理
但是我想到可以用Matlab画个图验证一下是不是这样,其实只要确定旧的n个点中的一个点在新的n+m个点构成的环上的位置,其余的点就都确定了,我们随便找一个点,让它在一个区间上移动,算出其在各个位置处对应的总距离。我预计这个图可能是中间凹,两边高,实际上并非如此,而是有很多峰。
在这个图中,n=7(注意到图中恰有7个峰),m=32,区间被分成1000份。峰的个数似乎是n/gcd(n,m),对n=8,m=32和n=6,m=2都成立,但是对n=8,m=18就不成立(没有峰),我表示搞不懂,归纳不出这个公式……
所以,从图中可见,让该点处于区间一端确实可以使得总距离最小,但是这个点还有其他位置可以放,如上图中区间中部的6个最低点。(但是作者声称的一定有一个雕塑没移动,貌似也是对的)
Matlab代码如下:
%uva online judge LA 3708, test, <算法竞赛入门经典训练指南>第7页 n = 7;%original points on a circle m = 32;% points to be added dist = (n + m) / n; step = 0.001; total = zeros(1, 1 / step + 1); t_idx = 0; for start = 0 : step : 1 t_idx = t_idx + 1; for idx = 0 : n - 1 point = start + idx * dist; total(t_idx) = total(t_idx) + abs(point - round(point)); end end plot(total) %此图与m无关,只与n有关
另外还画了一个在取定一个雕塑不动的情况下,总距离随m,n变化的3D图:
代码如下:
%uva online judge LA 3708, test2, <算法竞赛入门经典训练指南>第7页 %假设圈长为1,为计算方便,先假设圈长为n+m,然后再缩放一下 %n = 7;%original points on a circle %m = 8;% points to be added MAX = 30;%max test points for n total = zeros(MAX, MAX); start = 0; for n = 1:MAX for m = 1 : MAX dist = (n + m) / n; for idx = 0 : n - 1 point = start + idx * dist; total(n,m) = total(n,m) + abs(point - round(point)); end total(n,m) = total(n,m) / (m + n); end end figure, mesh(total)