蓝桥杯-蚂蚁感冒

本文探讨了一种基于蚂蚁在杆上移动并互相传染感冒的数学模型。通过分析蚂蚁的移动方向和距离,提出了解决方案,确定最终感染蚂蚁的数量。文章详细阐述了蚂蚁相遇规则,以及如何根据初始条件预测感染范围。

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问题描述

长100厘米的细长直杆子上有n只蚂蚁。它们的头有的朝左,有的朝右。

每只蚂蚁都只能沿着杆子向前爬,速度是1厘米/秒。

当两只蚂蚁碰面时,它们会同时掉头往相反的方向爬行。

这些蚂蚁中,有1只蚂蚁感冒了。并且在和其它蚂蚁碰面时,会把感冒传染给碰到的蚂蚁。

请你计算,当所有蚂蚁都爬离杆子时,有多少只蚂蚁患上了感冒。
输入格式
  第一行输入一个整数n (1 < n < 50), 表示蚂蚁的总数。

接着的一行是n个用空格分开的整数 Xi (-100 < Xi < 100), Xi的绝对值,表示蚂蚁离开杆子左边端点的距离。正值表示头朝右,负值表示头朝左,数据中不会出现0值,也不会出现两只蚂蚁占用同一位置。其中,第一个数据代表的蚂蚁感冒了。

Sample

输出格式
  要求输出1个整数,表示最后感冒蚂蚁的数目。
样例输入
3
5 -2 8
样例输出
1
样例输入
5
-10 8 -20 12 25
样例输出
3

思路

1.首先这道题是杆上蚂蚁衍生过来的。典型的想象推理题。
必须指出 所有蚂蚁的速率是相同的 。
所以两只蚂蚁相遇掉头的动作
可以视为两只蚂蚁相遇 绕过对方 继续前行 。
倘若其中至少有一只蚂蚁感冒,那么最后两只蚂蚁都会感冒。
否则就是两只都是健康,那么最后两只蚂蚁都不会感冒

2.根据上述结论 我们可以尝试模拟一些例子,推出更多结论。(以下过程都将蚂蚁视为会自动绕开相遇的蚂蚁)
(1). 假设最初状态最左端有一只感冒蚂蚁A(唯一一只感染的)向右前行,很显然,和A同向的蚂蚁B会一直前行,A永远也追不上B,B永远不会感染。 (B可以是一个集合,下面C同)
另一方面,和A反朝向的蚂蚁C必定会被感染!
结论1-> 在最初的感染源蚂蚁A前方的同朝向蚂蚁不会被感染。
结论2-> 在最初的感染源蚂蚁A前方的反朝向蚂蚁一定会被感染
(2).(1)中感冒蚂蚁A在左右端点,现假设感冒蚂蚁A在中间。
首先不难想到,感冒蚂蚁A后方的蚂蚁D&E不可能和A碰面。
所以蚂蚁A前方的蚂蚁B&C的最终状态和D&E无关!
即B&C只受A影响 不受D&E影响。(注:但D&E可能受B&C影响)
所以在讨论B&C状态时 可以无视D&E的存在。
于是A又变成了A&B&C蚂蚁的端点蚂蚁,且B&C在A前方。
这样一来 又变成(1)的情况。

直接应用(1)的结论 A前方同朝向蚂蚁B不会被感染,反朝向C感染。B的存在我们便可以忽视。
重点考虑会被感染的蚂蚁C。
(i).倘若C是个空集 即前方没有和A反朝向的蚂蚁 那么A就会很优雅的自己一个人掉了下去。最终的ans就是1 只有A一个人感染。
(ii).倘若C非空 那么C的全体都会被感染。
此时!其中第一只被感染的蚂蚁c1,将变成D&E&c1的端点蚂蚁!(简单想一下,为什么?)
于是我们可以直接运用(1)的结论:
1.与c1同朝向的蚂蚁(相对于A便是反朝向,因为A,c1朝向相反) 不会被感染。
2.与c1反朝向的蚂蚁(相对于A便是同朝向)肯定被感染。
我们以A为中心推出结论:
结论3.倘若A前方至少有一只与A反朝向的蚂蚁,则在A后方同朝向的蚂蚁必定被感染。
结论4.在A后方反朝向的蚂蚁不会被感染。

故得到下面结论:

解题结论

结论3.倘若A前方至少有一只与A反朝向的蚂蚁,则在A后方同朝向的蚂蚁必定被感染。
结论2-> 在最初的感染源蚂蚁A前方的反朝向蚂蚁一定会被感染

在判断是否同朝向的问题上,用两个数相乘是否同号来判断!

代码

#include<iostream>
#include<cstdio>
using namespace std;
#define abs(x) ((x)>0? (x) : (-x))

int n ;
int arr[50];


int main()
{
//	freopen("input.txt","r",stdin);
	
	scanf("%d",&n);
	for(int i =0;i<n;i++) scanf("%d",&arr[i]);
	
	int Ant = arr[0];
    int x = Ant > 0 ? 1 : -1; // 符号标记
	int flag = 0;
	for(int i = 1;i<n;i++)
	{
		if(  x*abs(Ant) < x*abs(arr[i])    && arr[i]*Ant < 0)  flag = 1;  // 判断前方是否有反朝向蚂蚁 
	}
	int ans = 1;
	for(int i = 1;i<n;i++)
	{
		if( x*abs(Ant) < x*abs(arr[i]) && Ant*arr[i] < 0)  ans++;      // 前方反朝向的蚂蚁会被感染 
		if( x*abs(Ant) > x*abs(arr[i]) && Ant*arr[i] > 0 && flag) ans++;  //前方反朝向有蚂蚁的情况下  后方同朝向蚂蚁会被感染 
	}
	

	cout << ans << endl;
	
	return 0;
	
	
}



### 关于蓝桥杯竞赛中的蚂蚁感冒问题 #### 问题描述 在一个很长的数轴上,有 N 只蚂蚁分别朝不同的方向移动。当两只蚂蚁相遇时,它们会改变方向继续前进。如果一只蚂蚁被另一只携带“感冒”的蚂蚁碰到,则这只蚂蚁也会得感冒。给定每只蚂蚁的位置和初始方向以及其中有一只蚂蚁已经患上了感冒,求最终会有多少只蚂蚁患上感冒。 #### Python解决方案实现 对于这个问题的一种有效解法是模拟整个过程并追踪哪些蚂蚁会被感染。由于碰撞不会影响最终的结果——即两只会相撞的蚂蚁只是交换了身份——因此可以简化处理逻辑来计算最终有多少蚂蚁患病[^1]。 ```python def count_cold_ants(N, positions, directions): cold_count = 0 # 假设第一个生病的蚂蚁位于positions列表的第一个位置 infected_side = 'left' if directions[0] == '<' else 'right' for i in range(N): if (infected_side == 'left' and directions[i] == '>') or \ (infected_side == 'right' and directions[i] == '<'): break if directions[i] != infected_side: continue cold_count += 1 return cold_count N = int(input().strip()) positions_directions = input().strip() # 将输入字符串解析成两个独立数组:position 和 direction directions = [] for char in positions_directions: if char in ('<', '>'): directions.append(char) print(count_cold_ants(N, None, directions)) ``` 此代码片段定义了一个函数`count_cold_ants`, 它接收三个参数:N表示蚂蚁的数量; `positions` 表示每只蚂蚁所在的位置(在这个例子中并未实际使用); `directions` 是一个字符列表,代表各只蚂蚁的方向(左向 `<` 或右向 `>`)。该算法假设第一只蚂蚁已经被传染,并基于这个前提条件遍历所有蚂蚁以统计可能被传染的数量。 需要注意的是,在真实比赛中应当仔细阅读具体题目要求,因为这里给出的例子做了某些简化假定。
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