2050 折线分割平面

关键字: 代码分享 杭电100题

问题描述

Problem Description

我们看到过很多直线分割平面的题目,今天的这个题目稍微有些变化,我们要求的是n条折线分割平面的最大数目。比如,一条折线可以将平面分成两部分,两条折线最多可以将平面分成7部分,具体如下所示。

Input

输入数据的第一行是一个整数C,表示测试实例的个数,然后是C 行数据,每行包含一个整数n(0<n<=10000),表示折线的数量。

Output

对于每个测试实例,请输出平面的最大分割数,每个实例的输出占一行。

Sample Input

2
1
2

Sample Output

2
7

问题分析

Problem Analyse

递推题

Algorithm Analyse

我们不忙着解这道题。我们先来看一下N条相交的直线最多能把平面分割成几块。

很明显,当添加第n条直线时,为了使平面最多,则第n条直线要与前面n-1条直线都相交,切没有任何三条线交于一个点。

这样,第n条直线一共有n-1个交点。我们知道,增加n个焦点,则增加n+1个平面。

所以n条直线分割平面最大数是1 + 1 + 2 + 3 + ... + n = (n2 + n + 2) / 2

熟悉了线分割平面,现在,我们再来看看,每次增加的不是一条直线,而是两条相互平行的线,那又如何呢?

当第N次添加时,前面已经有2N-2条直线了,按我们上面讨论的知道,第N次添加时,第2N-1条直线和第2N条直线各能增加2(n-1)+1个平面。

所以第N次添加增加的面数是2[2(n-1) + 1] = 4n - 2 个。因此,总面数应该是1 + 4n(n+1)/2 - 2n = 2n2 + 1

现在我们再来看如果把每次加进来的平行边让它们一头相交,情况又如何呢?

我们看到,平面1、3已经合为一个面,既少了一个面。因此,每当一组平行线相交后,就会减少一个面。

因此,本题所要求的折线分割平面,自然就是上面求的的平行线分割平面数减去N。

即2n2 - n + 1

参考源码

redraiment使用Emacs Lisp批量迁移《HDU 2050-2059》