2018年第九届蓝桥杯【C++省赛B组】【第七题:螺旋折线】--------详解

20190303
标题:螺旋折线
如图所示的螺旋折线经过平面上所有整点恰好一次。
对于整点(X, Y),我们定义它到原点的距离dis(X, Y)是从原点到(X, Y)的螺旋折线段的长度。
例如dis(0, 1)=3, dis(-2, -1)=9
给出整点坐标(X, Y),你能计算出dis(X, Y)吗?
【输入格式】
X和Y
对于40%的数据,-1000 <= X, Y <= 1000
对于70%的数据,-100000 <= X, Y <= 100000
对于100%的数据, -1000000000 <= X, Y <= 1000000000
【输出格式】
输出dis(X, Y)
【样例输入】
0 1
【样例输出】
3
资源约定:
峰值内存消耗(含虚拟机) < 256M
CPU消耗 < 1000ms
请严格按要求输出,不要画蛇添足地打印类似:“请您输入…” 的多余内容。

注意:
main函数需要返回0;
只使用ANSI C/ANSI C++ 标准;
不要调用依赖于编译环境或操作系统的特殊函数。
所有依赖的函数必须明确地在源文件中 #include
不能通过工程设置而省略常用头文件。

提交程序时,注意选择所期望的语言类型和编译器类型。

解题报告:

原图:
在这里插入图片描述
原图找规律(变形):
在这里插入图片描述
将原图中箭头指向的线段向右旋转90度就形成了一层层有规律的正方形,求螺旋折线段的长度就转化成求各层正方形的周长和(包含题目所给点的那层正方形独立判断)
螺旋折线段的长度 = 前n-1层正方形的周长和 + 第n层的螺旋折线段长

一、前n层正方形周长和的规律:

在这里插入图片描述
第n层的正方形的边长为第n-1层正方形的边长+2,则:

前n层正方形周长和为 8n(n+1)/2 = 4n(n+1)

二、第n层的螺旋折线段长的求法:
正方形的左下角为起点S,终点为p。
1、当点p在第n层正方形的下边界上 (包含正方形右下角顶点)
在这里插入图片描述
黄色折线段即为第n层所要求的螺旋折线段长L,为正方形周长减去p(x,y)到s(-n,-n)距离的绝对值;
L = 8n - |x - (-n) + y - (-n)|
2、当点p在第n层正方形的右边界上 (包含正方形右上角顶点,不包含右下角顶点)
在这里插入图片描述
黄色折线段即为第n层所要求的螺旋折线段长L,为正方形周长减去p(x,y)到t(n,-n)距离的绝对值再减去一倍的正方形边长wide;
L = 8n - |x - n + y - (-n)| - wide
3、当点p在第n层正方形的上边界上 (包含正方形左上角顶点,不包含右上角顶点)
在这里插入图片描述
黄色折线段即为第n层所要求的螺旋折线段长L,为正方形周长减去p(x,y)到t(n,n)距离的绝对值再减去二倍的正方形边长wide;
L = 8n - |x - n + y -n| - 2*wide
4、当点p在第n层正方形的左边界上 (不包含正方形左上角顶点,也不包含左下角顶点)
在这里插入图片描述
黄色折线段即为第n层所要求的螺旋折线段长L,为正方形周长减去p(x,y)到t(-n,n)距离的绝对值再减去三倍的正方形边长wide;
L = 8n - |x - (-n) + y - n| - 3*wide
上列4种情况求第n层的螺旋折线段长都是通过先求出第n层周长在减去多算的部分,故:
螺旋折线段的长度 = 前n层正方形的周长和 - 第n层的多算的螺旋折线段长
即:
螺旋折线段的长度 = 4n(n+1) - 第n层正方形多算的部分(4种情况图中的蓝绿部分)
以dis(-2, -1)=9 为例:n=max(|-2|,|-1|)
点(-2,-1)在图中的第二层正方形左边界上
所以:dis(-2,-1) = 42( 2+1 ) - |-2 - (-2) + (-1) - 2| - 3*(22) = 9
再以dis(0, 1)=3 为例:n=max(|0|,|1|)
点(0,1)在图中的第一层正方形上边界上
所以:dis(0,1)=4
1*(1+1) - |0 -1 +1 -1| - 2*(1*2) = 3

参考代码:

#include<iostream>
#include<cmath>
#include<ctime>
using namespace std;
typedef long long LL;
LL max(LL x,LL y)
{
 return x>y?x:y;
}
LL GetLen(LL n,LL ex,LL ey) //第n层正方形多算的部分 
{
 LL x,y,wide=2*n;
 //这里判断顺序不能乱 (注意正方形的四个顶点) 
  
 if(ey==-n)//点在正方形下边界上 
 {
  x=y=-n; 
  return abs(ex-x+ey-y); //平行于坐标轴的直线上两点距离 
 }
 if(ex==n)//点在正方形右边界上 
 {
  x=n,y=-n;
  return  wide+abs(ex-x+ey-y); 
 }
 if(ey==n)//点在正方形上边界上 
 {
  x=y=n;
  return 2*wide+abs(ex-x+ey-y);
 }
 if(ex==-n)// 点在正方形左边界上 
 {
  x=-n,y=n;
  return 3*wide+abs(ex-x+ey-y);
 }
}
int main()
{
 LL x,y;
 while(scanf("%lld%lld",&x,&y))
 {
  //int sta=clock();
  
  LL n=max(abs(x),abs(y)); //找出这个点属于第几层正方形 
  LL len=4*n*(n+1)-GetLen(n,x,y);//螺旋折线段的长度
  printf("%lld\n",len);
  
  //int end=clock();
  //cout<<"运行时间:"<<(end-sta)/CLOCKS_PER_SEC<<"s"<<endl;
 }
 return 0;
}

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