• 球形空间产生器


    球形空间产生器

    # 题意

    n维度空间的球形,知道球面上的n+1个点的坐标,求球心

    # 题解

    设半径为r,球心为(x1 , x2 , ...... , xn)

    那么会满足

    (a11 - x1 )2 + (a12 -x2)2 + ...... + (a1n - xn)2 = r2 

    (a21 - x1 )2 + (a22 -x2)2 + ...... + (a2n - xn)2 = r2 

    ......

    (an1 - x1 )2 + (an2 -x2)2 + ...... + (ann - xn)2 = r2 

    (an+1 1 - x1 )2 + (an+1 2 -x2)2 + ...... + (an+1 n - xn)2 = r2 

    有n+1个点的坐标,某两个能够消去一个xi的二次项,同时右边的r2消成0,进行n次即可

    单独看某两个的x1 项相减 ,(ai1 - x1)2 - (ai+1 1 - x1)2 = 0

    展开化简得到 (ai1- ai+1 12) + 2 · x1 · (ai+1 1 -ai1) =0

    即(ai1- ai+1 12) = 2 · (ai1 - ai+1 1 ) · x1 

    可以由此得到每两个方程合并后的方程为 ∑(j=1:n) 2 · (aij - ai+1,j) · xj = (aij2 - ai+1 j2)                   

    然后高斯消元得圆心坐标即可

     1 #include <bits/stdc++.h>
     2 #define faststd ios::sync_with_stdio(0);cin.tie(0);cout.tie(0);
     3 #define ll long long
     4 using namespace std;
     5 const int MAXN=110;
     6 const double eps=1e-6;
     7 int n;
     8 double a[MAXN][MAXN],b[MAXN][MAXN];// 最后一列开始存的是方程右边常数,运算后解
     9 // gauss
    10 // O(n^3)
    11 int gauss()
    12 {
    13     int c, r;
    14     for (c = 0, r = 0; c < n; c ++ )
    15     {
    16         int t = r;
    17         for (int i = r; i < n; i ++ )
    18             if (fabs(a[i][c]) > fabs(a[t][c]))
    19                 t = i;
    20 
    21         if (fabs(a[t][c]) < eps) continue;
    22 
    23         for (int i = c; i < n + 1; i ++ ) swap(a[t][i], a[r][i]);
    24         for (int i = n; i >= c; i -- ) a[r][i] /= a[r][c];
    25 
    26         for (int i = r + 1; i < n; i ++ )
    27             if (fabs(a[i][c]) > eps)
    28                 for (int j = n; j >= c; j -- )
    29                     a[i][j] -= a[r][j] * a[i][c];
    30 
    31         r ++ ;
    32     }
    33 
    34     if (r < n)
    35     {
    36         for (int i = r; i < n; i ++ )
    37             if (fabs(a[i][n]) > eps)
    38                 return 2;
    39         return 1;
    40     }
    41 
    42     for (int i = n - 1; i >= 0; i -- )
    43         for (int j = i + 1; j < n; j ++ )
    44             a[i][n] -= a[j][n] * a[i][j];
    45 
    46     return 0;
    47 }
    48 int main(){
    49     faststd
    50     cin>>n;
    51     for(int i=0;i<=n;i++) {
    52         for (int j = 0; j <n; j++)
    53             cin >> b[i][j];
    54     }
    55     for(int i=0;i<n;i++) {
    56         double tmp=0;
    57         for (int j = 0; j < n; j++) {
    58             a[i][j]=2*(b[i][j]-b[i+1][j]);
    59             tmp+=b[i][j]*b[i][j]-b[i+1][j]*b[i+1][j];
    60         }
    61         a[i][n]=tmp;
    62     }
    63     int t =gauss();
    64     for(int i=0;i<n;i++)
    65         printf("%.3lf ",a[i][n]);
    66     return 0;
    67 }
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/hhyx/p/12723484.html
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