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思路:

  • 错解:对于这道题而言,有的同学会选择用计算每次碰撞的坐标,直到坐标等于原点的方法来做,但这种方法实现起来比较繁琐,并且由于碰撞点的坐标有可能是浮点数,而浮点数会丢失精度,如果碰撞次数非常多,那么精度损失会无法承受
  • 正解:以宏观的角度观察题目,看看有什么特点。下面分享两种方法。

方法一:运动分解求解(最大公约数)

详细请看我之前的博客。点击链接

方法二:镜像求解(最小公倍数)

原理:

对于一次长边的碰撞,可以看成沿长边翻转后,继续向镜像中前进,如下图

同理,对于一次短边的碰撞,也可以看成沿短边翻转后,继续向镜像中前进,如下图

思路:

有了上面的原理,我们可以推出:当小球一直沿着镜像中“直线”出发,第一次到达某个镜像原点的时候,就是正解的情况。

我们继续观察镜像原点坐标的规律,如下图红点

我们可以发现对于每个镜像原点的坐标,满足以下条件:

(x,y)∈ {x是2X的倍数,y是2Y的倍数} 

其中X是题目长方形的长,Y是长方形的宽

有了上面的发现后,我们只需要找到同时符合x,y方向上分运动的路程分别满足以上条件的时间t即可,找到了时间 t,我们就可以用以下公式来求解答案

S = t * V(和) 

其中:

  • t为小球返回原点所需总时间
  • V(和) 为合速度
  • S 为题目要求的总路程

需要注意的是,题目给的分速度是比的形式,但我们仍然可以看作dx是15,dy是17

暴力算法实现步骤

  1. 遍历单位时间 t
  2. 找到同时符合x,y方向坐标的的t
  3. 输出结果保留2位小数

注意事项:

t可以为单位时间的原因(整数)是,互质的两个数只有乘以一个整数,结果才能都是整数,dx和dy互质,而镜像原点xy坐标都为整数,也就是说到达原点的情况下时间t一定是整数,固可用整数遍历t。   

暴力代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int main() {int X=343720,Y=233333,dx = 15,dy =17;int t=1;for(t=1;;++t){if((dx*t) % (2*X) == 0 && (dy*t) % (2*Y) == 0){break;}}double ans = t * sqrt(15*15+17*17);printf("%.2lf", ans);return 0;
}

输出结果

1100325199.77

算法优化

对于某一分量如x方向,位移必须是2X的整数倍,则第一次碰撞在最小公倍数lcm(dx,2X)上(dx为x的速率,X为宽),第二次在2*lcm(dx,2X)上,以此类推,则时间步长可以设置为lcm(dx,2X)/dx,即路程除以速度,后面遍历按照x或y方向步长增倍即可。

优化后的代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int gcd(int x,int y)
{int tem = x%y;while(x%y){x=y;y=tem;tem = x%y;}return y;
}
int lcm(int x,int y)
{return x*y/gcd(x,y);
}
int main() {int X=343720,Y=233333,dx = 15,dy =17;int tem=lcm(dx,2*X)/dx;int t=1;for(t=tem; ;t += tem){if((dx*t) % (2*X) == 0 && (dy*t) % (2*Y) == 0){break;}}double ans = t * sqrt(15*15+17*17);printf("%.2lf", ans);return 0;
}

总结

通过上述方法,我们了解了小球反弹的另一种解题思路:镜像思路,我们可以准确计算出小球运动的总路程,并保留两位小数作为最终答案。这种方法避免了浮点数精度损失的问题,同时简化了计算过程,提高了效率。

http://www.dtcms.com/wzjs/64367.html

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