洛谷 P2735 [USACO3.4]网 Electric Fences

本文介绍如何使用皮克定理计算特定三角形内部的格点数量,通过分析三角形顶点坐标,利用皮克定理公式,结合边上的整点数计算方法,给出了一种有效的解决方案。

题面

给出 n.m,p (n<=0,另两者大于0)三个整数,构成三角形三个顶点是 (0,0),(n,m),(p,0)(0,0),(n,m),(p,0)(0,0),(n,m),(p,0).
问有多少个格点(整点)在三角形内部,不包含边上

分析

pick定理: 给定顶点坐标均是整点(或正方形格子点)的简单多边形,皮克定理说明了其面积 A 和内部格点数目 i ,边上格点数目 b满足关系 A=i+b2−1A=i+\dfrac{b}{2} -1A=i+2b1

这里三角形的面积好算,边上的点也可数(下面会说到),所以 i 是好算的。

边上的整点数:
(n,m)(n,m)(n,m) 的 n=0 或 n=p 时,会有一条垂直边,垂直边上的点数就是 m
对于斜边,不难发现有 gcd 的数量。
比如 (0,0)(0,0)(0,0)(9,6)(9,6)(9,6) 点,中间有 (3,2),(6,4)(3,2),(6,4)(3,2),(6,4)点。而 gcd(9,6)=3gcd(9,6)=3gcd(9,6)=3,当不计一个端点时,gcd 即边上的整点数。

代码

#include <stdio.h>
#include<iostream>
#include<cstdlib>
#include<algorithm>
#include<math.h>
using namespace std;
int gcd(int a, int b)
{
    return b == 0 ? a : gcd(b, a % b);
}
//皮克定理: 面积A= 内部格点数i + 边上点数b/2 -1 
int main()
{
    int n, m, p;
    cin >> n >> m >> p;
    int S = m * p;//面积的平方
    int linepointnum = p;//边上点数
    if (n > 0)linepointnum += gcd(n, m);
    else linepointnum += m;
    if (n == p)linepointnum += m;
    else linepointnum += gcd(abs(n - p), m);
    cout << (S + 2 - linepointnum)/2;
    return 0;
}
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