NYOJ298点的转换(矩阵十大问题之一)
点的变换
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难度:5
- 描述
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平面上有不超过10000个点,坐标都是已知的,现在可能对所有的点做以下几种操作:
平移一定距离(M),相对X轴上下翻转(X),相对Y轴左右翻转(Y),坐标缩小或放大一定的倍数(S),所有点对坐标原点逆时针旋转一定角度(R)。
操作的次数不超过1000000次,求最终所有点的坐标。
提示:如果程序中用到PI的值,可以用acos(-1.0)获得。
- 输入
- 只有一组测试数据
测试数据的第一行是两个整数N,M,分别表示点的个数与操作的个数(N<=10000,M<=1000000)
随后的一行有N对数对,每个数对的第一个数表示一个点的x坐标,第二个数表示y坐标,这些点初始坐标大小绝对值不超过100。
随后的M行,每行代表一种操作,行首是一个字符:
首字符如果是M,则表示平移操作,该行后面将跟两个数x,y,表示把所有点按向量(x,y)平移;
首字符如果是X,则表示把所有点相对于X轴进行上下翻转;
首字符如果是Y,则表示把所有点相对于Y轴进行左右翻转;
首字符如果是S,则随后将跟一个数P,表示坐标放大P倍;
首字符如果是R,则随后将跟一个数A,表示所有点相对坐标原点逆时针旋转一定的角度A(单位是度) - 输出
- 每行输出两个数,表示一个点的坐标(对结果四舍五入到小数点后1位,输出一位小数位)
点的输出顺序应与输入顺序保持一致 - 样例输入
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2 5 1.0 2.0 2.0 3.0 X Y M 2.0 3.0 S 2.0 R 180
- 样例输出
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-2.0 -2.0 0.0 0.0
- 来源
经典题目1
给定n个点,m个操作,构造O(m+n)的算法输出m个操作后各点的位置。操作有平移、缩放、翻转和旋转
这里的操作是对所有点同时进行的。其中翻转是以坐标轴为对称轴进行翻转(两种情况),旋转则以原点为中心。如果对每个点分别进行模拟,那么m个操作总共耗 时O(mn)。利用矩阵乘法可以在O(m)的时间里把所有操作合并为一个矩阵,然后每个点与该矩阵相乘即可直接得出最终该点的位置,总共耗时 O(m+n)。假设初始时某个点的坐标为x和y,下面5个矩阵可以分别对其进行平移、旋转、翻转和旋转操作。预先把所有m个操作所对应的矩阵全部乘起来, 再乘以(x,y,1),即可一步得出最终点的位置。注意:m个操作的矩阵连乘时必须左乘
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1 #include <iostream> 2 #include <cstdio> 3 #include <cstring> 4 #include <cmath> 5 #include <algorithm> 6 using namespace std; 7 const double PI = acos(-1); 8 const int MAX = 10000 + 10; 9 int n,m; 10 struct Mat 11 { 12 double a[5][5]; 13 }; 14 Mat mat[MAX]; 15 Mat operator * (Mat a, Mat b) 16 { 17 Mat c; 18 memset(c.a, 0, sizeof(c.a)); 19 for(int k = 1; k <= 3; k++) 20 { 21 for(int i = 1; i <= 3; i++) 22 { 23 for(int j = 1; j <= 3; j++) 24 { 25 c.a[i][j] += a.a[i][k] * b.a[k][j]; 26 } 27 } 28 } 29 return c; 30 } 31 int main() 32 { 33 scanf("%d%d", &n, &m); 34 for(int i = 1; i <= n; i++) 35 { 36 scanf("%lf%lf", &mat[i].a[1][1],&mat[i].a[2][1]); 37 mat[i].a[3][1] = 1; 38 } 39 Mat res,trans,ans; 40 for(int i = 1; i <= 3; i++) 41 trans.a[i][i] = 1; 42 char order[5]; 43 double x,y,angle,p; 44 for(int i = 1; i <= m; i++) 45 { 46 memset(res.a, 0, sizeof(res.a)); 47 for(int j = 1; j <= 3; j++) 48 res.a[j][j] = 1; 49 scanf("%s", order); 50 if(strcmp(order, "M") == 0) 51 { 52 scanf("%lf%lf", &x,&y); 53 res.a[1][3] = x; 54 res.a[2][3] = y; 55 } 56 else if(strcmp(order, "X") == 0) 57 { 58 res.a[2][2] = -1; 59 } 60 else if(strcmp(order, "Y") == 0) 61 { 62 res.a[1][1] = -1; 63 } 64 else if(strcmp(order, "S") == 0) 65 { 66 scanf("%lf", &p); 67 res.a[1][1] = p; 68 res.a[2][2] = p; 69 } 70 else if(strcmp(order, "R") == 0) 71 { 72 scanf("%lf", &angle); 73 angle = angle / 180 * PI; 74 res.a[1][1] = cos(angle); 75 res.a[1][2] = -sin(angle); 76 res.a[2][1] = sin(angle); 77 res.a[2][2] = cos(angle); 78 } 79 trans = res * trans; 80 } 81 for(int i = 1; i <= n; i++) 82 { 83 ans = trans * mat[i]; 84 printf("%.1lf %.1lf\n",ans.a[1][1],ans.a[2][1]); 85 } 86 return 0; 87 }