poj3349_Snowflake Snow Snowflakes

转载自(http://blog.youkuaiyun.com/lyy289065406/article/details/6647351)
大致题意：
在n （n<100000)个雪花中判断是否存在两片完全相同的雪花，每片雪花有6个角,每个角的长度限制为1000000
两片雪花相等的条件：
雪花6个角的长度按顺序相等（这个顺序即可以是顺时针的也可以是逆时针的）

解题思路：
Hash吧！连加求余法 求key 值，链地址法解决冲突
设雪花6片叶子的长度为len1~len6
key=( len1+len2+len3+len4+len5+len6)%prime
=( len1%prime +len2%prime +len3%prime +len4%prime +len5%prime +len6)%prime
为了避免出现大数，这里使用了同余模定理求key

注意，这里的key千万不能用平方和，本来这题时间就很紧凑了，乘法运算更加严重浪费时间，所以采用了连加求key，只要prime足够大，同样能够把地址冲突降低到最低，我取了10n（就是100W）内的最大的素数作为prime, prime=999983

基本做法：
从上面的处理手法能够知道：
当且仅当两片雪花的key值一样时，这两片雪花才有可能相同。

在输入第k个雪花信息的时候，先求出其key值，若在hash[]中key值没有出现过，则直接存放信息。但如果在hash[key]中已经保存有其他地址，说明此前出现过key值相同的其他雪花，这些雪花信息以链表的形式存放在hash[key]中，这时在为第k个雪花信息寻找存放空间的同时，必然在链表中逐一访问这些具有相同key值得雪花，所以我们就能在寻址的同时，顺便逐一比较第k个雪花与这些雪花的信息，一旦发现k与某个雪花是一样的，则标记，然后等待后续输入完成后，直接输出寻找到两片一样的雪花。

但是当所有输入结束后都没有标记过，则说明不存在一样的雪花。

这时肯定又会有同学有疑问：
Key值只能说明两片雪花的叶子长度之和相等，但是不能说明6片叶子分别相等，更加不能说明6片叶子按顺序相等。那么当我们寻找到key值相同的两片雪花时，我们该如何比较两片雪花？
其实是可以的。假设有两片雪花，A 和B
我们固定A，先按顺时针方向比较：
若A0==B0，则按顺序比较A1和B1………比较A5和B5
只要当出现Ai != Bi，则把B顺时针转动一次，
若A0==B1，则按顺序比较A1和B2………比较A5和B0
。。。。。
以此类推，直至B转动了5次，若还不相同，则说明这两片雪花在顺时针方向不等。

再比较逆时针方向：
同样固定A，若A0==B5，则按顺序比较A1和B4………比较A5和B0
只要当出现Ai != B（5-i），则把B逆时针转动一次，
若A0==B4，则按顺序比较A1和B3………比较A5和B5
。。。。。
以此类推，直至B转动了5次，若还不相同，则说明这两片雪花在逆时针方向不等。

如是者，比较两片雪花最坏的情况为要比较36*2 = 72 次！！！
可想而知当n=10W时，若任意两片比较，则最坏要比较 72*（10W）^2次

在这里给出两条公式：
设i为A、B的第i片叶子，j为B当前顺时针转过的格数
那么 A（i） —> B（ (i+j)%6 ）
设i为A、B的第i片叶子，j为B当前逆时针转过的格数
那么 A（i） —> B（ (5-i-j+6)%6 ）

因此，为了尽可能第降低比较次数，那么我们就需要把雪花按key值分类，此时就务求prime在恰当的范围内尽可能大，使得地址冲突 (出现两个或以上key值相同的雪花) 的情况尽可能降到最低，最理想的情况就是：当且仅当两片雪花是相同的时候，他们的key值才相等。那么根据前面的算法思路（只对key值相同的两片雪花进行比较），在最理想情况下，我们最多仅需比较1次就能得到“存在雪花相同”结果，最少比较0次就能得到“不存在一样的雪花”的结果。

经过测试发现，prime取100W左右的素数时，key的离散程度是相对比较高的，冲突也就很少，prime再大，对离散化程度影响不大，而且会浪费空间。。
而当prime取10W左右的素数时，出现key值相同的情况达到6K多个，此时Hash的优势根本体现不了。

#include<iostream>  
using namespace std;  

const __int64 prime=999983;  // 10n内最大的素数（本题n=10W）  

class  
{  
public:  
    __int64 len[6];  //6瓣叶子的长度  
}leaf[100001];  

typedef class HashTable  
{  
public:  
    __int64 len[6];   //记录6瓣叶子的长度信息  
    HashTable* next;  //用于冲突时开放寻址  

    HashTable()  //Initial  
    {  
        next=0;  
    }  
}Hashtable;  

Hashtable* hash[prime+1];  

/*计算第k个雪花的关键字key*/  

__int64 compute_key(int k)  
{  
    __int64 key=0;  
    for(int i=0;i<6;i++)  
    {  
        key+=(leaf[k].len[i]) % prime;  
        key%=prime;   //利用同余模定理计算key，避免出现大数  
    }  

    return ++key;  //键值后移1位，把key的范围从0~999982变为 1~999983  
}  

/*从顺时针方向判断两片雪花是否相同*/  

bool clockwise(Hashtable* p,int k)  
{  
    for(int j=0;j<6;j++)  //顺时针转动j格  
    {  
        bool flag=true;  
        for(int i=0;i<6;i++)  
            if(leaf[k].len[i] != p->len[(i+j)%6])  
            {  
                flag=false;  
                break;  
            }  
        if(flag)  
            return true;  
    }  
    return false;  
}  

/*从逆时针方向判断两片雪花是否相同*/  

bool counterclockwise(Hashtable* p,int k)  
{  
    for(int j=0;j<6;j++)  //逆时针转动j格  
    {  
        bool flag=true;  
        for(int i=0;i<6;i++)  
            if(leaf[k].len[i] != p->len[(5-i-j+6)%6])  
            {  
                flag=false;  
                break;  
            }  
        if(flag)  
            return true;  
    }  
    return false;  
}  

/*把第k个雪花信息插入HashTable*/  
/*当插入的位置已存在其他雪花信息时，顺便比较*/  

bool insert(int k)  
{  
    __int64 key=compute_key(k);  

    if(!hash[key])  
    {  
        Hashtable* temp=new Hashtable;  

        for(int i=0;i<6;i++)  
            temp->len[i]=leaf[k].len[i];  

        hash[key]=temp;  //保存key对应的地址  
    }  
    else  //地址冲突,开放寻址,顺便比较  
    {  
        Hashtable* temp=hash[key];  

        if(clockwise(temp,k) || counterclockwise(temp,k))  //检查雪花是否相同  
            return true;  

        while(temp->next)    //寻址  
        {  
            temp=temp->next;  

            if(clockwise(temp,k) || counterclockwise(temp,k))  //检查雪花是否相同  
                return true;  
        }  

        temp->next=new Hashtable;    //申请空间，保存新雪花信息  
        for(int i=0;i<6;i++)  
            temp->next->len[i]=leaf[k].len[i];  
    }  
    return false;  
}  

int main(int i,int j)  
{  
    int n;  //雪花数  
    while(cin>>n)  
    {  
        /*Initial*/  

        memset(hash,0,sizeof(hash));  // 0 <-> NULL  

        /*Input*/  

        bool flag=false;  //记录输入过程中是否出现了相同的雪花  
        for(i=1;i<=n;i++)  
        {  
            for(j=0;j<6;j++)  
                scanf("%I64d",&leaf[i].len[j]);  

            /*Hash*/  

            if(!flag)    //当前还没有出现相同的雪花  
                flag=insert(i);  
                         //若出现相同的雪花，则还需后续输入，但不再处理  
        }  

        /*Output*/  

        if(flag)  
            cout<<"Twin snowflakes found."<<endl;  
        else  
            cout<<"No two snowflakes are alike."<<endl;  

    }  
    return 0;  
}