直线、圆、其他图形可以将一个无限大的平面分成的块数

 3Blue1Brown有个视频,就是在一个马克杯上画三个不同的房子,还有三哥不同的设施(供气、供电和供水),每一个房子都要连接三个设施

一共要画九条线,任意两条线不能相交  【官方双语】众多科普YouTuber深陷图论谜题,谜底竟然...

这个问题是不可解的,很多大神也画不出来,因为Euler公式23333(欧拉简直太神了)

Euler公式是说,在一个由若干顶点和它们之间的一些不相交的边所组成的图中,等式V+F=E+2总成立

其中V表示顶点个数,E表示总的边数,F表示这个图分割出来的区域个数(包括一个“外部区域”,例如一个圆把平面分割为两个区域)。

现在我们证明下标题的问题,考虑用一个无限大的圆去包裹当前的图形,但是会额外长生一个外区域,需要减去

比如一条直线,可以产生2个交点3条边,就是3-2+1=2

两条直线,平行 产生4个交点6条边,就是6-4+1=3

                 相交于1点 产生5个交点8条边就是8-5+1=4

三条直线  平行 产生6个交点9条边 就是9-6+1=4

                 相交于1点 产生7个交点12条边就是12-7+1=6

                 相交于2点 产生8个交点13条边就是13-8+1=6 //前一个状态多个平行,多两个区域

                 相交于3点 产生9个交点15条边就是15-9+1=7

当然是交点最多点最多了,交点个数=直线条数*(直线条数-1)/2,这些交点会产生[2*交点个数-直线条数]条边,外面补圆了呢,每条直线都要多4条边,多两个顶点

所以这个用n表示直线条数所得关系式为F=4n+2*n(n-1)/2-n-n(n-1)/2-2*n+1=n*(n-1)/2+n+1=n*(n+1)/2+1(n>1)

n=1也成立,所以满足通项公式

如果确定m个点呢,这些点产生的边可能是不同的

所以是交点问题,下面将会解决

圆的话,相当于少画一个圆,然后区域数不需要-1,即m*(m-1)+2

然后可以去做做TZOJ 4689和3974 题解:TOJ 3974: Region n条直线m个圆最多将圆分为几个区域  TOJ 4689: Sawtooth

然后我们来解决 

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Description

 

给定一系列直线,能够将一个无限大的平面分割成多少块?

Input

 

输入数据的第一行为整数N(N<=3000),接下来有N行,每行有4个整数x1 y1 x2 y2,其中(x1,y1)和(x2,y2)表示平面内的一条直线(即两端点不重合),坐标值的绝对值不大于10000. 任意两条直线不重合。

Output

 

输出为一个整数,即这些直线能够将平面分割成的块数。

Sample Input

4
5 0 0 5
4 0 4 5
2 4 3 4
1 1 1 5

Sample Output

 9

让我们求一般情况下的解

 

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转载自www.cnblogs.com/BobHuang/p/10583389.html
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