二分法---矩形分割(容易忽略的极端情况)

该博客探讨了一个平面几何问题,涉及在一个大矩形内用一条平行于y轴的直线x=k进行分割,使得小矩形左右两侧面积差最小且左侧面积最大化。文章特别指出,当所有小矩形的宽度均为1且在同一列上时,答案应为大矩形的右边界R。通过二分法求解,给出样例输入输出进行说明。

03:矩形分割
描述:
平面上有一个大矩形,其左下角坐标(0,0),右上角坐标(R,R)。大矩形内部包含一些小矩形,小矩形都平行于坐标轴且互不重叠。所有矩形的顶点都是整点。要求画一根平行于y轴的直线x=k(k是整数) ,使得这些小矩形落在直线左边的面积必须大于等于落在右边的面积,且两边面积之差最小。并且,要使得大矩形在直线左边的的面积尽可能大。注意:若直线穿过一个小矩形,将会把它切成两个部分,分属左右两侧。

输入:
第一行是整数R,表示大矩形的右上角坐标是(R,R) (1 <= R <= 1,000,000)。
接下来的一行是整数N,表示一共有N个小矩形(0 < N <= 10000)。
再接下来有N 行。每行有4个整数,L,T, W 和 H, 表示有一个小矩形的左上角坐标是(L,T),宽度是W,高度是H (0<=L,T <= R, 0 < W,H <= R). 小矩形不会有位于大矩形之外的部分。

输出:
输出整数n,表示答案应该是直线 x=n。 如果必要的话,x=R也可以是答案。

样例输入:
1000
2
1 1 2 1
5 1 2 1

样例输出:
5

这道题最容易考虑不到的地方,就是所有矩形都是宽度为1,且在处在同一列上,此时答案应该是R
例如:输入为
10000
1
1 1 1 1
输出应该是10000 !

#include <iostream>
#include <cstdio>   
#include <algorithm>
#define num 10010
using namespace std;
 
struct Rectangle
{
   
   
	long long L, T, W, H ;
}; 
Rectangle rectangle[num];
long long s[num], sum = 0;
long long R, N
### 使用 MATLAB 实现二分法求解方程 \( x - \tan(x) = 0 \) 为了在 MATLAB 中实现二分法求解方程 \( f(x) = x - \tan(x) = 0 \),需要遵循以下原则: 1. **定义区间**:选择一个初始区间 \([a, b]\),使得 \( f(a) \cdot f(b) < 0 \),即函数在此区间内有变号零点。 2. **设定精度**:指定误差限 \( tol \),当区间的长度满足条件时停止迭代。 3. **编写代码逻辑**:通过不断缩小区间找到近似根。 以下是完整的 MATLAB 实现代码以及说明: #### MATLAB 实现代码 ```matlab function [root, iterations] = bisect_tan() % 定义目标函数 f = @(x) x - tan(x); % 设置初始区间和误差限 a = 4; % 左端点 (可以根据实际情况调整) b = 5; % 右端点 (可以根据实际情况调整) tol = 1e-8; % 设定误差限 % 初始化变量 fa = f(a); fb = f(b); max_iter = 100; % 最大迭代次数防止死循环 iterations = 0; % 检查初始区间是否有效 if fa * fb >= 0 error('The initial interval does not bracket the root.'); end while (b - a) / 2 > tol && iterations < max_iter c = (a + b) / 2; % 计算中间点 fc = f(c); % 计算中间点处的函数值 if fc == 0 || abs(fc) < tol break; % 如果达到精度要求,则退出循环 elseif fa * fc < 0 b = c; % 更新右端点 fb = fc; else a = c; % 更新左端点 fa = fc; end iterations = iterations + 1; % 迭代计数器加一 end root = (a + b) / 2; % 返回最终根的位置 end ``` --- #### 关键点解释 1. 函数 `f` 被定义为匿名函数形式,便于调用和修改[^1]。 2. 初始区间的选择非常重要。对于 \( x - \tan(x) = 0 \),由于 \( \tan(x) \) 是周期性的,在某些特定范围内可能存在多个解。因此需合理选取区间以定位感兴趣的根[^2]。 3. 循环终止条件基于两点: - 当前区间的宽度小于给定容忍度 \( tol \)[^3]; - 或者达到了最大允许迭代次数以防无限循环。 --- #### 输出结果示例 运行上述脚本后,将会返回两个主要输出参数: - `root`: 找到的根位置。 - `iterations`: 达到所需精度所需的迭代步数。 例如,如果设置初始区间 `[4, 5]` 和误差限 `1e-8`,可能得到如下结果: ```plaintext root = 4.49340945790906 iterations = 25 ``` 这表明该方法成功找到了位于约 \( x = 4.4934 \) 处的一个根,并经过了 25 步迭代完成计算。 --- ### 注意事项 - 对于 \( x - \tan(x) = 0 \),\( \tan(x) \) 存在奇异性(垂直渐近线),所以在靠近这些奇异点附近可能会遇到数值不稳定的情况。应小心避开这些区域- 若无法预先知道合适的初始区间范围,可以通过绘制图像辅助判断潜在根的大致分布情况---
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