【NOIP 校内模拟】k-斐波拉契(矩阵快速幂+乘法逆元)

本文介绍了一个巧妙的方法来解决k-斐波拉契数列中寻找特定项的乘法逆元的问题,通过矩阵快速幂、拓展欧几里得算法和模数算术,详细解释了如何在modp意义下找到唯一解。
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这道题真的很好啊!刚好把这几天学的东西结合在了一起

首先我们可以发现,一个k-斐波拉契数列的每一项就是普通的斐波拉契数列的倍数

因此问题转变成了k * f[n] =1 (mod p) 求k

卧槽?这不就是求f[n]在mod p意义下的乘法逆元吗??

卧槽?f[n]可以用矩阵快速幂跑出??右转洛谷P1962

卧槽??变一下形 kf[n]+yp=1 不就是一个扩欧吗???

卧槽???根据定理当gcd(f[n],p)=1的时候原方程才有解,也就是说如果不等于1的话就输出“None”

卧槽???????由于f[n]在mod p意义下 在[0,p)内的乘法逆元只有一个 那所以只有一个解???????

多提一句 拓展欧几里得算法计算逆元 常常会搞出负数 但是由于逆元之间的间距刚好就是模数p 所以只需要在最后一句话添上(x%p+p)%p即可(因为c++负数取模与数学规定不一样)
代码仅供参考 不保证能否AC(我tm没地方交啊啊啊啊啊啊)

#include<iostream>
#define ll long long
using namespace std;
struct matrix
{
    ll m[105][105];
};
ll n=2,p,k;
matrix base;
matrix mul(matrix A,matrix B)
{
    matrix C;
    for(int i=1;i<=n;i++)
        for(int j=1;j<=n;j++)
        {
            C.m[i][j]=0;
        } 
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        for(int j=1;j<=n;j++)
        {
            for(int k=1;k<=n;k++)
            {
                C.m[i][j]=(C.m[i][j]+A.m[i][k]*B.m[k][j])%p;
            }
        }
    }
    return C;
}
matrix quickpow(matrix A,ll y)
{
    matrix ans;
    //构造单位矩阵 
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        for(int j=1;j<=n;j++)
        {
            if(i==j)    ans.m[i][j]=1;
            else ans.m[i][j]=0;
        }
    }
    while(y)
    {
        if(y&1) ans=mul(ans,A);
        A=mul(A,A);
        y>>=1;
    }
    return ans;
}
inline int exgcd(int a,int b,int &x,int &y)
{
    if(b==0)
    {
        x=1;
        y=0;
        return a;
    }
    int r=exgcd(b,a%b,x,y);
    
    int temp=x;
    x=y;
    y=temp-a/b*y;
    return r;
} 
int main()
{
    cin>>k>>p;
    base.m[1][1]=1,base.m[1][2]=1,base.m[2][1]=1,base.m[2][2]=0;
    base=quickpow(base,k+1);
    int fibn=base.m[2][1];
    
    
    int x,y;
    if(exgcd(fibn,p,x,y)!=1)    cout<<"None";
    else cout<<(x%p+p)%p;
    return 0;
}

转载于:https://www.cnblogs.com/Patrickpwq/articles/9697214.html

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c++# P1058 [NOIP 2008 普及组] 立体图 ## 题目描述 小渊是个聪明的孩子,他经常会给周围的小朋友们讲些自己认为有趣的内容。最近,他准备给小朋友们讲解立体图,请你帮他画出立体图。 小渊有一块面积为 $m \times n$ 的矩形区域,上面有 $m \times n$ 个边长为 $1$ 的格子,每个格子上堆了一些同样大小的积木(积木的长宽高都是 $1$),小渊想请你打印出这些格子的立体图。我们定义每个积木为如下格式,并且不会做任何翻转旋转,只会严格以这一种形式摆放: $$ \def\arraystretch{1e-10} \begin{aligned} &\verb! +---+!\\ &\verb! / /|!\\ &\verb!+---+ |!\quad\textsf{高}\\ &\verb!| | +!\\ &\verb!| |/ !\quad\textsf{宽}\\ &\verb!+---+ !\\ & \quad\textsf{长} \end{aligned}$$ 每个顶点用 $1$ 个加号 `+` 表示,长用 $3$ 个 `-` 表示,宽用 $1$ 个 `/`,高用两个 `|` 表示。字符 `+`,`-`,`/`,`|` 的 ASCII 码分别为 $43$,$45$,$47$,$124$。字符 `.`(ASCII 码 $46$)需要作为背景输出,即立体图里的空白部分需要用 `.` 来代替。立体图的画法如下面的规则: 若两块积木左右相邻,图示为: $$ \def\arraystretch{1e-10} \begin{aligned} \verb!..+---+---+!\\ \verb!./ / /|!\\ \verb!+---+---+ |!\\ \verb!| | | +!\\ \verb!| | |/.!\\ \verb!+---+---+..!\\ \end{aligned} $$ 若两块积木上下相邻,图示为: $$ \def\arraystretch{1e-10} \begin{aligned} \verb!..+---+!\\ \verb!./ /|!\\ \verb!+---+ |!\\ \verb!| | +!\\ \verb!| |/|!\\ \verb!+---+ |!\\ \verb!| | +!\\ \verb!| |/.!\\ \verb!+---+..!\\ \end{aligned} $$ 若两块积木前后相邻,图示为: $$ \def\arraystretch{1e-10} \begin{aligned} \verb!....+---+!\\ \verb!.../ /|!\\ \verb!..+---+ |!\\ \verb!./ /| +!\\ \verb!+---+ |/.!\\ \verb!| | +..!\\ \verb!| |/...!\\ \verb!+---+....!\\ \end{aligned} $$ 立体图中,定义位于第 $(m,1)$ 的格子(即第 $m$ 行第 $1$ 列的格子)上面自底向上的第一块积木(即最下面的一块积木)的左下角顶点为整张图最左下角的点。 ## 输入格式 第一行有用空格隔开的 $2$ 个整数 $m$ 和 $n$,表示有 $m \times n$ 个格子 $(1 \le m,n \le 50)$。 接下来的 $m$ 行,是一个 $m \times n$ 的矩阵,每行有 $n$ 个用空格隔开的整数,其中第 $i$ 行第 $j$ 列上的整数表示第 $i$ 行第 $j$ 列的格子上摞有多少个积木($1 \le $ 每个格子上的积木数 $ \le 100$)。 ## 输出格式 输出包含题目要求的立体图,是一个 $K$ 行 $L$ 列的字符串矩阵,其中 $K$ 和 $L$ 表示最少需要 $K$ 行 $L$ 列才能按规定输出立体图。 ## 输入输出样例 #1 ### 输入 #1 ``` 3 4 2 2 1 2 2 2 1 1 3 2 1 2 ``` ### 输出 #1 ``` ......+---+---+...+---+ ..+---+ / /|../ /| ./ /|-+---+ |.+---+ | +---+ |/ /| +-| | + | | +---+ |/+---+ |/| | |/ /| +/ /|-+ | +---+---+ |/+---+ |/| + | | | +-| | + |/. | | |/ | |/| +.. +---+---+---+---+ |/... | | | | | +.... | | | | |/..... +---+---+---+---+...... ``` ## 说明/提示 NOIP2008 普及组第四题
最新发布
12-01
<think> 题目要求绘制一个立体图,该立体图由多个积木块堆叠而成,每个积木块按照固定的形式绘制。输入是一个m行n列的矩阵,表示每个位置上的积木块数。输出是绘制整个立体图所需的字符串矩阵。 ### 思路分析 1. **确定画布大小**:我们需要先计算整个立体图所占的行数和列数。每个积木块在立体图中占据一定的空间,而且相邻的积木块会共享部分边。此外,由于立体图是三维的(长、宽、高),所以我们需要考虑三个维度的堆叠效果。 - 每个积木块本身占6个字符宽(包括背景点)?但实际上,题目中单个积木块的表示是: +---+ / /| +---+ | | | + | |/ +---+ 但是,当多个积木块堆叠时,它们会重叠,因此需要计算整个立体图在二维平面上的投影大小。 根据题目,立体图的绘制规则是:位于第(m,1)的格子(即第m行第1列)上的积木是最左下角的点。然后,我们按照从后往前(从下到上在输入矩阵中),从下到上(每个格子上的积木数),从左到右(列的方向)的顺序绘制。 经过分析,整个立体图的行数(高度)为:4 * (max_height) + 2 * m + 1?但更直接的方法是根据输入矩阵计算最大高度,然后计算整个画布的大小。 实际上,我们可以这样计算: - 宽度(列数):3 * n + 2 * m + 1(因为每列有n个格子,每个格子宽度为3,同时每行有m个格子,前后关系会使得在水平方向上有2*m的额外宽度?) 但更准确的方法是:我们定义画布的左上角为(0,0),然后每个格子(i,j)的积木块(k层)的左上角在画布上的位置可以计算出来。 观察题目示例:输入3x4,输出为13行19列。 通过分析,我们可以得到画布的大小: - 行数(高度):H = 3 * (max_h + 1) + 2 * m max_h是输入矩阵中所有元素的最大值,因为每个积木块高3行(但堆叠时,每增加一个积木,高度增加3行?实际上,每个积木块在垂直方向占3个字符(从底到顶),但是相邻的上下格子会重叠一行?所以垂直方向的总高度为:3 * max_h + (m-1) * 2 + 1?不对,看示例:最大高度为3(输入矩阵中最大为3),m=3,那么3*3 + (3-1)*2+1=9+4+1=14,但输出是13行。所以需要调整。 另一种思路:从最底层的左下角开始,每个格子(i,j)上的积木块会向上和向右延伸。整个立体图的高度由两个因素决定:堆叠的积木高度(每个积木高度为3)和行数m(每行积木在垂直方向错开2行)。因此,总高度 = 3 * max_height + 2 * m + 3?示例中max_height=3,则3*3+2*3+3=9+6+3=18,但实际输出只有13行。 实际上,我们可以采用逆向思维:先确定每个格子上的每个积木块在画布上的位置,然后从后往前(行数从大到小)、从下到上(每个格子的积木块从底层到顶层)、从左到右(列数从小到大)绘制每个积木块。在绘制时,每个积木块由6行字符串组成,但是相邻的积木块会重叠,因此我们需要一个足够大的画布,并在重叠的部分覆盖(但注意后面的积木块会被前面的遮挡,所以绘制顺序很重要)。 具体步骤: - 计算画布大小:最大行数和最大列数。 - 初始化一个足够大的画布,全部用背景字符'.'填充。 - 按照一定顺序(从后到前,从下到上,从左到右)绘制每个积木块。 画布大小计算: - 行数:H = 3 * max_h + 2 * m + 3? 不对,我们可以根据输入矩阵的最大高度和行列数来确定。 观察:每个格子(i,j)的积木块堆叠高度为h,那么该列积木块的顶部在画布上的行坐标为:base_row - 3*(h-1)(其中base_row是该格子底部在画布中的行坐标)。而不同格子(i,j)的base_row也不同:最底部的格子(第m行)的base_row为最大值,然后每向上(输入矩阵的行数减小)一行,base_row减少2(因为向上错开)。 定义画布坐标系:画布左上角为(0,0),向下为x正方向,向右为y正方向。 对于输入矩阵中的格子(i,j)(i从0到m-1,j从0到n-1),它在画布中的底部位置(左下角积木的左下角)的坐标: x = 2 * (m - 1 - i) + 3 * (a[i][j]) // 这里不对,需要重新考虑 实际上,题目中定义:位于第(m,1)的格子(即第m行第1列)上面自底向上的第一块积木的左下角顶点为整张图最左下角的点。设这个点为画布的最左下角,坐标为(x0,y0)。那么: 第i行第j列的格子,其左下角的坐标为: x = x0 + 2*(m-i) // 因为每向上一行(i减小),在画布中向上移动2行(x坐标减小2,但因为我们画布坐标系向下为正,所以实际是x0加上2*(m-i))?不对,应该向上移动是坐标减小。 更准确的方法(参考常见题解): 设画布的行数:H = 0; 列数:L = 4*n + 2*m + 1; // 这个公式不一定准确,但可以开一个足够大的画布。 实际上,我们可以先计算每个格子(i,j)的积木块所占据的最大范围。但为了简单,我们可以先开一个足够大的画布,比如行数最大为300,列数最大为300(因为m,n<=50,最大高度100,则最大行数不超过3*100+2*50=400,列数不超过4*50+2*50+100=400,所以开500x500的画布足够)。 2. **绘制顺序**:由于后面的积木会被前面的积木遮挡,所以我们需要按照从后到前(矩阵的行从小索引到大索引,即从第0行到第m-1行)、从下到上(每个格子从最底层的积木到最顶层的积木)、从左到右(列从0到n-1)的顺序绘制。这样先绘制后面的、下面的、左边的,再绘制前面的、上面的、右边的,这样前面的会覆盖后面的,达到遮挡效果。 注意:题目中定义第(m,1)为最左下角,那么矩阵中的行号增加方向(向下)对应立体图中向后(远离观察者)?列号增加方向(向右)对应立体图中向右(观察者视角的右侧)。所以绘制顺序应该是: 行:从矩阵的第0行(最上面一行)到第m-1行(最下面一行)【因为第m-1行在矩阵中是最下面一行,但在立体图中是最前面(离观察者最近)】?不对,题目说第(m,1)是最左下角,也就是矩阵的最后一行第一列。所以矩阵的行号越大,在立体图中越靠下(y值大)且靠前(离观察者近)。因此,绘制顺序应该是:按矩阵的行号从大到小(从最后一行到第一行),按列号从小到大(从左到右),按每个格子的积木从低到高(从底层到顶层)。这样先画后面的(行号小的,即矩阵中上面的行)和下面的,再画前面的和上面的。 但注意:题目要求绘制时,后面的积木会被前面的积木遮挡,所以我们应该先绘制后面的(离观察者远的),再绘制前面的(离观察者近的)。因此,绘制顺序: for i from m-1 down to 0: // 行,从后(矩阵最下面一行是离观察者最近,最后画)到前(矩阵最上面一行是离观察者最远,先画) for j from 0 to n-1: // 列,从左到右 for k from 0 to h[i][j]-1: // 从该格子的最底层积木(k=0)到最顶层(k=h[i][j]-1) 在画布上绘制一个积木块,该积木块的左下角在画布上的坐标是? 然而,题目说第(m,1)是最左下角,那么对于矩阵中的第i行第j列(i,j从0开始索引,则第m-1行就是最后一行): 其左下角在画布上的位置: x = base_x - 2*(m-1-i) // 因为每向下移动一行(i增大),在画布中向下移动2行(x坐标增大2)?不对,因为矩阵的最后一行(i=m-1)应该在最下面,所以它的x坐标应该是最大的。同时,列方向:j每增加1,在画布中向右移动4个字符,但是同时行方向也会影响列方向:行号i每增加1,列坐标会向右移动2个字符?因为立体图是斜的。 具体位置计算: 设格子(i,j)的积木块(最底层的那个)的左下角在画布上的坐标(x,y): x = 2*(m-1-i) + 3*k0 // 这里k0表示该格子积木块的层数(从0开始)?不对,应该考虑整个立体图的布局。 实际上,我们可以固定最左下角的点(即矩阵第m-1行第0列,即i=m-1,j=0)的最底层积木的左下角坐标为(base_x, base_y)。那么对于任意格子(i,j): x = base_x - 2*(m-1-i) // 因为上面的行(i小)要向上移动(在画布中向上移动2行,即x坐标减小2),同时,该格子上的积木块每加一层,其左下角向上移动3?不对,因为每个积木块高度为3,所以上一层积木块相对于下一层向上移动3行(x坐标减少3)。 y = base_y + 4*j + 2*(m-1-i) // 因为列号j增加,则向右移动4列;行号i减小(向上移动一行)则向左移动2列(因为立体图中行方向是斜的,每向上向后一行,在画布中向左上方移动,所以列数减少2)?但是题目中第(m,1)是最左下角,那么第i行第j列应该比最左下角的位置向上移动了2*(m-1-i)行,向右移动了4*j+2*(m-1-i)列。 其实,更通用的方法:我们以最左下角为基准,即: base_x = 2*(m-1) // 这个值只是偏移量,实际画布中我们可能需要调整 但为了确保画布足够大,我们可以将每个格子(i,j)的积木块(k层)的左上角坐标计算出来,然后扩展画布。 参考题解中常用的方法: 画布的行数:H = 0; 画布的列数:L = 0; 对于每个格子(i,j)(i从0到m-1,j从0到n-1): 该格子积木块(最上面一个积木)的左上角在画布中的坐标: x_start = 2*(m-1-i) + 3*(a[i][j]-1) // 因为每个积木高度为3,所以每加一层,高度增加3,但是最上面一层积木的左上角比最底层的左下角向上移动了3*(a[i][j]-1)+2? 不对。 这很复杂。 另一种思路:我们预先计算整个立体图的最大行数和列数。 最大行数 = 0; 最大列数 = 4*n + 2*m; // 因为每列有n个格子,每个格子宽度为4(但相邻格子会重叠,所以宽度是4*n,再加上行方向的影响:每行会向右延伸2,所以有m行,延伸2*m?) 实际输出中,列数=4*n+2*m+1? 行数=3*max_h+2*m+1? 经过测试,输入3 4,输出为13行19列,即行数=13,列数=19。 3*max_h+2*m+1 = 3*3+2*3+1=9+6+1=16(行) -> 不对 2*max_h+2*m+1 = 2*3+2*3+1=6+6+1=13(行) -> 正确 列数:4*n+2*m+1 = 4*4+2*3+1=16+6+1=23(列) -> 不对,实际19列。 重新计算列数:观察示例输出有19列。示例输入3行4列,最大高度为3。列数=4*(n)+2*(m)+1? 4*4+2*3+1=16+6+1=23,不对。实际上,最左边的点离画布左边界的距离是多少?最右边的点离画布左边界的距离是多少? 观察示例输出第一行:6个点(......)然后开始画积木,最后一行结尾也是6个点。但整个列数19。实际上,列数的计算与最大高度有关吗?无关,只与m和n有关。 实际上,列数 = 4*n + 2*m + 1 这个公式是错的。我们观察单个积木块:宽度为4(从最左端到最右端有4个非背景字符?不对,单个积木块的宽度是5(包括背景)?但相邻积木块会重叠。 经过分析,整个立体图最左边的列索引是0,最右边的列索引是多少? 对于矩阵的格子(i,j),其积木块(最底层)的左下角在画布上的列坐标y: y = 2*(m-1-i) + 4*j // 因为行i的影响:每向上一行(i减小1),列坐标减少2;列j的影响:每向右一列,列坐标增加4。 那么,最左下角(i=m-1, j=0)的列坐标为:y0 = 0(假设我们设置base_y=0) 那么,最左上角(i=0, j=0)的列坐标:y00 = 2*(m-1) -> 最大列坐标可能出现在哪里?最右上角(i=0, j=n-1)的列坐标:y01 = 2*(m-1) + 4*(n-1) + 4(一个积木块本身宽度为5,但实际它的最右端坐标是左下角列坐标+4)?因为积木块的左下角位置,然后积木块向右延伸4个字符(从'+'到'+',中间有3个'-',所以宽度是4?)所以,积木块的最右端在y+4。 因此,最右上角(i=0, j=n-1)的积木块的最右端列坐标 = (2*(m-1) + 4*(n-1)) + 4 = 2*m - 2 + 4*n - 4 + 4 = 4*n + 2*m - 2。 最左下角(i=m-1, j=0)的积木块的最左端列坐标=0(因为我们设置base_y=0),但是积木块可能向左延伸?不会,因为左下角就是最左端。 所以,整个画布的列数应该从0到4*n+2*m-2+1(因为要包括0和最后一个位置)?即列数=4*n+2*m-1?但示例中4*4+2*3-1=16+6-1=21,而实际是19。 另一种方法:我们直接模拟每个积木块的绘制,记录画布中出现的最大列数。 为了避免复杂的计算,我们可以先开一个足够大的画布,比如500x500,然后以某个点为基准(例如,设置最左下角在画布中的位置为(300,0)?然后向上和向右扩展)。然后绘制所有积木块后,再裁剪掉多余的背景(即去掉四周多余的'.')。 步骤: 1. 初始化一个大画布(500x500),全部填充为'.'。 2. 确定最左下角的位置:我们设置矩阵第m-1行第0列的积木块(最底层)的左下角在画布中的位置(base_x, base_y)。根据题目,这个点就是整张图最左下角的点,所以我们可以设置base_x=500-1(画布最后一行),base_y=0(画布最左边)?但这样可能向上和向右扩展。我们可以设置base_x=0, base_y=0,然后将整个立体图绘制在画布的左上角?这样下面的空间可能不够。 更合理的方法:计算整个立体图所需的最大行数(高度)和列数(宽度),然后从base_x和base_y开始绘制。 参考常见题解的方法: 设画布数组canvas,初始化为'.',大小为: 行数:H = 2 * m + 4 * max_h (取大一点) 列数:W = 2 * m + 4 * n 然后,以画布的最下面一行的某个位置作为基准点(比如(H-1, 0))?但是我们需要根据矩阵的格子(i,j)计算位置。 具体位置计算(对于格子(i,j)的第k个积木(从0开始,k=0表示最底层)): 该积木块(单个积木)的左下角在画布上的坐标: x = base_x - 2*(m-1-i) - 3*k // 行方向:矩阵行i增大(向下),在画布中x坐标增大2;同时,每加一层积木,该积木在上一层积木的上面3行(所以x坐标减少3)。 y = base_y + 4*j + 2*(m-1-i) // 列方向:矩阵行i增大(向下),在画布中y坐标增大2(因为立体图中,行i增加,位置更靠前,所以更靠右);列j增加,y坐标增加4。 其中,base_x和base_y的设定:我们让整个立体图位于画布中间,所以可以取base_x=H-1(画布最后一行),base_y=0(画布第一列)?但是这样可能超出右边。 实际中,我们可以取base_x = 2*(m-1) + 3*max_h(其中max_h是全局最大高度)?然后从该点开始绘制每个积木块,这样整个立体图就会在画布内部。 3. **绘制一个积木块**:每个积木块由6行字符串组成,但要注意,在画布上绘制时,需要根据积木块的左上角位置(由左下角位置推导)来绘制。我们已知积木块的左下角坐标(x,y),那么该积木块覆盖的6行6列区域(实际并不完全占用6x6,而是有背景): 第0行(最上):在(x-5, y)(x-5, y+4)之间?不对,因为一个积木块的高度是5(从底到顶)?观察: 积木块: 第0行(底行):y位置为'+',y+1~y+3为'---',y+4位置无(但实际上一行有5个字符,包括背景)?不对,实际积木块是6行5列(包括背景)?观察: 实际上,一个积木块由6行6列的字符组成(包括背景),但其有效字符只占据一个不规则的形状。我们可以预先定义一个模板,模板大小为6行6列(因为每个积木块的高度为6,宽度为5?不对,高度为5,宽度为5?看示例: 单个积木块(放在左下角): row0: " +---+" row1: " / /|" row2: "+---+ |" row3: "| | +" row4: "| |/ " row5: "+---+ " 但实际上,在画布中,这个积木块占据6行(从第0行到第5行)和6列(第0列到第5列)?不对,行0只有3个非背景字符(从第3列到第5列),行1有5个非背景字符(从第2列到第6列)?这并不整齐。 我们定义模板数组: char block[6][7] = { // 6行,每行7个字符(包括结束符) " +---+", " / /|", "+---+ |", "| | +", "| |/ ", "+---+ " }; 但实际上,这个模板的尺寸是6行6字符(每行字符串长度6,加上结束符7)。在绘制时,我们需要根据积木块的左下角位置(x,y)(即模板的最后一行第一个'+'的位置)来绘制。那么模板中每个字符在画布中的位置: 对于模板中的行i(0<=i<=5),列j(0<=j<=5): 画布中的位置:x - (5-i) 行(因为模板第5行对应画布中的x行,第4行对应x-1行,...,第0行对应x-5行),列:y+j 注意:在绘制时,如果画布中该位置不是背景字符'.',则覆盖(因为绘制顺序是后面的先绘制,前面的后绘制,所以前面的积木块会覆盖后面的)。 4. **步骤总结**: 1. 读取输入:m, n,以及矩阵a[m][n]。 2. 计算全局最大高度max_h(用于估算画布大小,但也可以不用,直接开大画布)。 3. 初始化画布:创建一个足够大的二维字符数组(比如500x500),全部初始化为'.'。 4. 确定基准点:base_x = 400(画布中一个靠下的位置),base_y = 200(画布中一个靠左的位置,为右边留出空间)。 5. 按顺序循环:i从m-1到0(矩阵的行,从最后一行到第一行),j从0到n-1(列),k从0到a[i][j]-1(从底层到顶层)。 计算当前积木块(格子(i,j)的第k层)在画布中的左下角坐标: x = base_x - 2*(m-1-i) - 3*k; y = base_y + 4*j + 2*(m-1-i); 然后,用模板block绘制这个积木块:遍历模板的6行6列,如果模板中的字符不是空格(实际上是背景,但我们的模板中背景用空格表示?不对,模板中背景是空格,但画布中是'.',所以绘制时,如果模板字符不是空格,就覆盖画布中的对应位置;如果是空格,则跳过(保留画布原来的内容)?但是我们的模板字符串中,背景部分用空格表示,但题目要求背景用'.',所以不能直接覆盖空格。 注意:模板中有些位置是空格,但我们绘制时,这些空格不应该覆盖画布中已经绘制的内容(因为可能有前面的积木块)。所以,我们只绘制非空格字符。 6. 绘制一个积木块的具体操作: for (int i_block = 0; i_block < 6; i_block++) { for (int j_block = 0; j_block < 6; j_block++) { char c = block[5-i_block][j_block]; // 因为模板中第一行是积木的顶部,最后一行是底部,而我们绘制时,画布坐标x是积木块底部所在行,所以模板最后一行(第5行)对应画布中的x行,模板第0行对应画布中的x-5行。 if (c == ' ') continue; // 跳过空格 int nx = x - (5 - i_block); // 画布中的行:从x-0(最后一行)到x-5(第一行) -> 不对,应该用x减去i_block(表示从底向上)?不对,模板第0行是积木的顶部,第5行是底部。 int ny = y + j_block; // 所以,画布中的行:x - i_block (i_block=0表示底部,即x行;i_block=1表示倒数第二行,即x-1行;... i_block=5表示顶部,即x-5行) // 列:y+j_block // 因此,设置canvas[nx][ny] = c; } } 7. 全部绘制完成后,对整个画布进行裁剪:去掉四周多余的'.',只保留有非背景字符的最小矩形区域。 8. 输出裁剪后的画布。 5. **裁剪画布**: - 遍历整个画布,找到最上、最下、最左、最右的非'.'字符的边界。 - 然后输出从上边界到下边界,从左边界到右边界的字符。 ### 代码实现(C++) ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <cstring> #include <algorithm> using namespace std; // 积木块的模板,6行6列(每行6个字符,不包括字符串结束符,但定义时每行7个字符以包含结束符) const char block[6][7] = { " +---+", // 第0行(积木顶部) " / /|", // 第1行 "+---+ |", // 第2行 "| | +", // 第3行 "| |/ ", // 第4行 "+---+ " // 第5行(积木底部) }; int main() { int m, n; cin >> m >> n; vector<vector<int>> a(m, vector<int>(n)); int max_h = 0; for (int i = 0; i < m; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { cin >> a[i][j]; if (a[i][j] > max_h) max_h = a[i][j]; } } // 计算画布大小:开一个足够大的画布,这里取500x500 int W = 500, H = 500; vector<string> canvas(H, string(W, '.')); // 基准点:我们选择画布中靠下的位置,确保有足够的空间向上和向右绘制 int base_x = 400; // 画布中最后一行(最下面)的某个位置,但实际绘制时,积木块从base_x开始向上绘制 int base_y = 200; // 画布中左边的位置 // 绘制顺序:行i从m-1到0(从最后一行到第一行),列j从0到n-1,层k从0到a[i][j]-1 for (int i = m-1; i >= 0; i--) { for (int j = 0; j < n; j++) { for (int k = 0; k < a[i][j]; k++) { // 计算当前积木块(第i行,第j列,第k层)在画布中的左下角坐标 int x = base_x - 2 * (m-1-i) - 3 * k; int y = base_y + 4 * j + 2 * (m-1-i); // 在(x,y)处绘制一个积木块(模板的底部对应画布中的x行,模板的顶部对应x-5行) for (int r = 0; r < 6; r++) { // r: 模板的行,0对应积木块的顶部,5对应底部 for (int c = 0; c < 6; c++) { // 模板中的字符 char ch = block[r][c]; if (ch == ' ') // 跳过空格 continue; // 计算在画布中的位置:行 = x - (5 - r) 因为模板底部行(r=5)对应画布中的x行,模板顶部行(r=0)对应画布中的x-5行 // 画布行号:从x-5到x,所以画布行 = x - (5 - r) -> 即 x -5 + r // 列号:y + c int nx = x - (5 - r); // 或 x -5 + r int ny = y + c; if (nx >=0 && nx < H && ny>=0 && ny < W) { canvas[nx][ny] = ch; } } } } } } // 裁剪画布:去掉四周多余的'.' int min_row = H, max_row = 0; int min_col = W, max_col = 0; for (int i = 0; i < H; i++) { for (int j = 0; j < W; j++) { if (canvas[i][j] != '.') { min_row = min(min_row, i); max_row = max(max_row, i); min_col = min(min_col, j); max_col = max(max_col, j); } } } // 输出:从min_row到max_row,min_col到max_col for (int i = min_row; i <= max_row; i++) { cout << canvas[i].substr(min_col, max_col-min_col+1) << endl; } return 0; } ``` ### 代码解释 1. **输入处理**:读取矩阵的行数`m`和列数`n`,然后读取矩阵`a`,并计算最大高度`max_h`(虽然代码中未使用,但可以用于优化画布大小)。 2. **初始化画布**:创建一个500x500的画布,用字符`'.'`填充。 3. **设置基准点**:`base_x`和`base_y`用于定位最左下角积木的位置。 4. **绘制积木块**: - 循环顺序:从矩阵的最后一行(`i=m-1`)到第一行(`i=0`),每行从左到右(`j=0`到`j=n-1`),每列从底层到顶层(`k=0`到`k=a[i][j]-1`)。 - 计算当前积木块左下角在画布中的坐标`(x,y)`: `x = base_x - 2*(m-1-i) - 3*k`:其中`2*(m-1-i)`表示行方向上的偏移(矩阵行号`i`增大,位置更靠下,`x`坐标增大),`3*k`表示层数增加,`x`坐标减小(向上移动)。 `y = base_y + 4*j + 2*(m-1-i)`:列方向偏移,`4*j`表示列号`j`增加时向右移动,`2*(m-1-i)`表示行号`i`减小时向左移动(在立体图中,行号小的位置更靠后,所以在画布中更靠左)。 - 使用模板`block`绘制积木块:遍历模板的6行6列,跳过空格字符,将非空格字符绘制到画布对应位置。画布中的行位置为`x - (5 - r)`(即`x-5+r`),列位置为`y+c`。 5. **裁剪画布**:找到画布中包含非背景字符的最小矩形区域,然后输出该区域。 ### 注意事项 - 基准点`base_x`和`base_y`的初始值需要足够大,确保不会超出画布边界(这里取400和200,为向上和向右留出空间)。 - 绘制模板时,注意坐标转换:模板最后一行(`r=5`)对应积木块的底部,所以在画布中为`x`行(即`x - (5-5)=x`),模板第一行(`r=0`)对应画布中`x-5`行。 - 裁剪画布时,需要遍历整个大画布,记录非背景字符的边界。 ### 测试示例 输入: ``` 3 4 2 2 1 2 2 2 1 1 3 2 1 2 ``` 输出应与题目示例一致。 ### 优化 如果担心画布太大导致裁剪效率低,可以动态计算画布大小,但本题中m,n,max_h都不大,500x500足够。 ### §§相关问题§§: 1. 如果题目要求输出的立体图不需要裁剪,如何精确计算画布的大小? 2. 如果积木块的绘制顺序改为从前往后(即先绘制离观察者近的),会有什么问题?如何解决? 3. 如何修改代码以适应积木块的不同朝向(例如旋转90度)? 4. 如果积木块之间有重叠,如何确保绘制时不会覆盖掉前面积木块的必要部分? </think> # P1058 [NOIP 2008 普及组] 立体图 ## 解决方案 ### 方法:坐标变换与画布绘制 本问题需要根据给定的积木堆叠信息绘制立体图。解决方案的核心是通过坐标变换确定每个积木块在画布上的位置,然后按照特定顺序绘制积木块模板。 #### 算法步骤: 1. **输入处理**:读取网格尺寸和每个格子的积木数量 2. **初始化画布**:创建足够大的二维字符数组,初始化为背景字符'.' 3. **坐标计算**:对于每个格子中的每个积木块,计算其在画布上的左下角坐标 4. **绘制积木**:使用预定义的积木模板,将非空格字符绘制到画布上 5. **裁剪画布**:找到包含实际图形的最小矩形区域 6. **输出结果**:打印裁剪后的画布内容 #### C++ 代码实现: ```cpp #include <iostream> #include <vector> #include <string> #include <algorithm> using namespace std; // 积木块的模板(6行6列) const char block[6][7] = { " +---+", " / /|", "+---+ |", "| | +", "| |/ ", "+---+ " }; int main() { int m, n; cin >> m >> n; // 读取积木堆叠信息 vector<vector<int>> grid(m, vector<int>(n)); for (int i = 0; i < m; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { cin >> grid[i][j]; } } // 创建足够大的画布(初始化为背景字符'.') const int H = 500, W = 500; vector<string> canvas(H, string(W, '.')); // 设置基准点位置(左下角) const int base_x = 400; // 画布底部位置 const int base_y = 200; // 画布左侧位置 // 按顺序绘制所有积木块(从后到前,从下到上) for (int i = m - 1; i >= 0; i--) { // 行:从最后一行到第一行 for (int j = 0; j < n; j++) { // 列:从左到右 for (int k = 0; k < grid[i][j]; k++) { // 层:从底层到顶层 // 计算当前积木块在画布中的左下角坐标 int x =
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