Spiral——找规律暴力

本文介绍了一种针对螺旋矩阵中特定数值的坐标定位算法。该算法适用于奇数大小的正方形矩阵,能够快速准确地确定指定数值在螺旋排列中的行和列位置。

Contest02-4 Spiral

Time Limit: 1000MS Memory limit: 65536K

题目描述

Given an odd number n, we can arrange integers from 1 to n*n in the shape of a spiral. The Figure 1 below illustrates the spiral made by integers from 1 to 25. 



As we see above, each position in the spiral corresponds to a unique integer. For example, the number in row 1, column 1 is 21, and integer 16 is in row 5, column 2. Now, given the odd number n(1<=n<=32768), and an integer m(1<=m<=n*n), you should write a program to find out the position of m.

输入

The first line of the input is a positive integer T(T<=20). T is the number of the test cases followed. Each case consists of two integer n and m as described above.

输出

For each case, output the row number and column number that the given integer is in, separated by a single whitespace. Please note that the row and column number are both starting from 1.

示例输入

3
3 9
5 21
5 16

示例输出

1 3
1 1
5 2

提示


 题意:给出一个n * n的图,中间是1的位置,然后按照顺时针螺旋旋转,为2到n * n的位置,求任意一个数的位置坐标。

关键就是找到1的坐标,还有次对角线上的坐标,通过观察图片,可以得到:1的坐标总是n/2+1,因为n总是奇数,从1开始,沿着次对角线向 右上方延伸,依次为3*3,5*5,7*7......都是奇数的平方。从1位置沿次对角线向左下方向找,依次为2*2+1,4*4+1,6*6+1.....,都是偶数的平方加1, 而且,它们的坐标都可以根据1的坐标很容易地计算出来,所以以这条对角线为根本,就可以计算任何一个点的坐标了。
 

#include <iostream>  
#include <stdio.h>  
#include <string.h>  
#include <math.h>  
  
using namespace std;  
  
int main()  
{  
    int t,n,m,i,j,k,fang,x,y,x1,y1,x2,y2;  
    scanf("%d",&t);  
    while(t--)  
    {  
        scanf("%d%d",&n,&m);  
        int bj = 0;  
        x = y = n/2 + 1;  
        if(m == 1)  
        {  
            printf("%d %d\n",x,y);  
        }  
        else  
        {  
            for(i = 1; i <= 32767; i = i + 2)  //找到该点对应的圈数,即该点最后大于等于的上方对角线的位置
            {  
                if((i + 2) *( i + 2) > m && i * i <= m)  
                {  
                    x1 = x - (i - 1)/2;  
                    y1 = y + (i - 1)/2;  
                    break;  
                }  
            }  
            fang = i;  
            x2 = x + (i+1) /2;  //找到改圈对应的下方对角线的坐标,这样就将一个整圈分成了2个部分
            y2 = y - (i+1) /2;  
            if(i  * i == m)  
            {  
                printf("%d %d\n",x1,y1);  
                continue;  
            }  
            else  
            {  
                i = i +1;  
                if(((fang +1)* (fang+1)) + 1 <= m)  
                {  
                    x2 = x + i/2;  
                    y2 = y - i/2;  
                    bj = 1;  
                }  
                if(((fang +1)* (fang+1)) + 1 == m)  
                {  
                    printf("%d %d\n",x2,y2);  
                    continue;  
                }  
                else  
                {  
                    if(bj == 1)  //说明点在第二圈,即图的左边或是上边
                    {  
                        int flag = 0;  
                        int aa = i * i + 1;  
                        for(x2--; x2 >= x1-1; x2--)  //判断是不是在左边
                        {  
                            aa++;  
                            if(aa == m)  
                            {  
                                flag = 1;  
                                break;  
                            }  
                        }  
                        if(flag == 1)  
                            printf("%d %d\n",x2,y2);  
                        else  //不在左边,那就在上边,计算下标
                        {  
                            x2++;  
                            for(y2++; y2 <= y1; y2++)  
                            {  
                                aa++;  
                                if(aa == m)  
                                {  
                                    printf("%d %d\n",x2,y2);  
                                    break;  
                                }  
                            }  
                        }  
                    }  
                    else  //锁定该点在图的右边或者下边
                    {  
                        int flag = 0;  
                        int aa = (fang) * (fang) ;  
                        y1++;  
                        for(x1; x1 <= x2; x1++)  //判断是不是在图的右边
                        {  
                            aa++;  
                            if(aa == m)  
                            {  
                                flag = 1;  
                                break;  
                            }  
                        }  
                        if(flag == 1)  
                            printf("%d %d\n",x1,y1);  
                        else  //不在右边,就在下边了,计算坐标
                        {  
                        x1--;  
                            for(y1--; y1 > y2; y1--)  
                            {  
                                aa++;  
                                if(aa == m)  
                                {  
                                    printf("%d %d\n",x1,y1);  
                                    break;  
                                }  
                            }  
                        }  
                    }  
                }  
            }  
        }  
    }  
    return 0;  
}  


请使用c++14 ## 题目描述 由于调皮捣蛋,但丁被关进了一间由许多房间组成的奇怪房子。这栋房子是一个 $\mathbf{N} \times \mathbf{N}$ 的网格状房间布局,其中 $\mathbf{N}$ 为奇数且大于 1。左上角的房间编号为 1,其余房间按顺时针螺旋顺序依次编号为 $2, 3, \ldots, \mathbf{N}^{2}$。具体来说,编号从网格的顶行开始,每当遇到网格边界或已编号的房间时,向右转 90 度,最终到达网格正中央的房间。因为 $\mathbf{N}$ 是奇数,房子中心始终有一个房间,其编号恒为 $\mathbf{N}^{2}$。 例如,下图展示了 $\mathbf{N}=3$ 和 $\mathbf{N}=5$ 时的房间编号: ![](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/agyafjba.png) 但丁从房间 1 出发,试图抵达中心房间(编号 $\mathbf{N}^{2}$)。在行进过程中,他只能从当前房间移动到编号更大且相邻的房间(两房间必须共享一条边,而非仅共享一个角落)。 但丁知道他可以按连续数字顺序移动——即若当前位于房间 $x$,则下一步移动到 $x+1$,依此类推。这样恰好需要 $\mathbf{N}^{2}-1$ 步。但他想按自己的方式行动!具体来说,他希望**恰好用 $\mathbf{K}$ 步**到达中心房间,其中 $\mathbf{K}$ 严格小于 $\mathbf{N}^{2}-1$。 为此,但丁需要通过一个或多个**捷径**实现。捷径是指两个非连续编号房间之间的移动。 以 $\mathbf{N}=5$ 的房屋为例: - 若但丁位于 $1$,他不能移动到 $17$,但可移动到 $2$ 或 $16$。移动到 $2$ 不是捷径(因为 $1+1=2$),而移动到 $16$ 是捷径(因为 $1+1 \neq 16$)。 - 从 $2$ 可移动到 $3$(非捷径)或 $17$(捷径),但不能移动到 $1$、$16$ 或 $18$。 - 从 $24$ 只能移动到 $25$(非捷径)。 - 无法从房间 $25$ 移出。 更具体的例子:当 $\mathbf{N}=5$ 且 $\mathbf{K}=4$ 时,一种可行方案是 $1 \rightarrow 2 \rightarrow 17$(捷径)$\rightarrow 18 \rightarrow 25$(捷径)。如下图所示(红色箭头代表捷径): ![](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/010wa6d8.png) 请你帮助但丁到恰好 $\mathbf{K}$ 步到达中心房间的路径,或判断其不可能。 ## 输入格式 第一行输入测试用例数量 $\mathbf{T}$。随后 $\mathbf{T}$ 行,每行包含两个整数 $\mathbf{N}$ 和 $\mathbf{K}$,分别表示房屋的维度(行列数)和但丁期望的移动步数。 ## 输出格式 对于每个测试用例,输出一行 `Case x: y`,其中 $x$ 为用例编号(从 1 开始)。 若无法用恰好 $\mathbf{K}$ 步到达中心房间,$y$ 为 **IMPOSSIBLE**。 否则,$y$ 为但丁使用的捷径数量(因 $\mathbf{K} < \mathbf{N}^{2}-1$,至少需一次捷径)。随后输出 $y$ 行,每行两个整数 $a_i$ 和 $b_i$,表示第 $i$ 次捷径是从 $a_i$ 移动到 $b_i$(满足 $a_i+1 < b_i$)。 注意:这些行需按行进顺序排列,即对所有 $1 \leq i < y$ 有 $a_i < a_{i+1}$。 ## 输入输出样例 #1 ### 输入 #1 ``` 4 5 4 5 3 5 12 3 1 ``` ### 输出 #1 ``` Case #1: 2 2 17 18 25 Case #2: IMPOSSIBLE Case #3: 2 11 22 22 25 Case #4: IMPOSSIBLE ``` ## 说明/提示 **样例解释** 样例 #1 对应题目描述中的示例。但丁的路径为 $1 \rightarrow 2 \rightarrow 17 \rightarrow 18 \rightarrow 25$。其中 $1 \rightarrow 2$ 和 $17 \rightarrow 18$ 是连续移动,故仅输出捷径 $(2 \rightarrow 17$ 和 $18 \rightarrow 25)$。 样例 #2 无解(注意但丁无法斜向移动)。 样例 #3 中,数字 $22$ 既是前一次捷径的终点,也是下一次的起点。输出中不能合并为 $11\ 22\ 25$,每行必须代表单独一次捷径。 ![](https://cdn.luogu.com.cn/upload/image_hosting/5ee9lv8u.png) 另一种仅需一次捷径的方案:$1 \rightarrow 2 \rightarrow \ldots \rightarrow 6 \rightarrow 19$(捷径)$\rightarrow 20 \rightarrow \ldots \rightarrow 25$。此方案同样有效,不要求最小化或最大化捷径次数。 样例 #4 中,但丁无法一步到达中心房间(此处为 $9$)。 **数据范围** - $1 \leq \mathbf{T} \leq 100$。 - $1 \leq \mathbf{K} < \mathbf{N}^{2}-1$。 - $\mathbf{N} \bmod 2 \equiv 1$($\mathbf{N}$ 为奇数)。 **测试集 1(3 分,可见判定)** - 时间限制:5 秒。 - $3 \leq \mathbf{N} \leq 9$。 **测试集 2(4 分,可见判定)** - 时间限制:20 秒。 - $3 \leq \mathbf{N} \leq 39$。 **测试集 3(13 分,隐藏判定)** - 时间限制:20 秒。 - $3 \leq \mathbf{N} \leq 9999$。
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