Ю4.32

Постановка задачи

Суммы по косой. Просуммировать элементы матрицы [latex]A(n,n)[/latex] по каждой из линий, параллельных главной диагонали. Напечатать полученные суммы.

Входные данные:

[latex]n[/latex] — размерность матрицы [latex](n\geq 1)[/latex].
[latex]A[/latex] — квадратная матрица.

Выходные данные:

Суммы элементов матрицы [latex]A[/latex] по каждой из линий, параллельной главной диагонали.

Тесты

Входные данные Выходные данные
Размерность матрицы [latex](n)[/latex] Матрица [latex]A[/latex] Суммы
1 2 [latex]\begin{pmatrix}
3 & 6\\
-7 & -5
\end{pmatrix} [/latex]
-7  -2  6
2 3 [latex]\begin{pmatrix}
1 & 2 & 3\\
4 & 5 & 6\\
7 & 8 & 9
\end{pmatrix} [/latex]
7  12  15  8  3
3 4 [latex]\begin{pmatrix}
4 & 1 & -6 & 3\\
2 & 8 & 19 & 7\\
-8 & -11 & 3 & -13\\
0 & 2 & 16 & -9
\end{pmatrix} [/latex]
0  -6  7  6  7  1  3

Посмотреть работу программы на примере третьего теста можно на сайте ideone.

Решение

Описание решения

Сначала объявляем переменную n — размерность матрицы [latex]A[/latex] — и присваиваем ей значение, которое вводит пользователь. Если [latex](n\geq 1)[/latex] — продолжаем работу, иначе выводим сообщение об ошибке и завершаем работу программы.

Теперь, зная размерность матрицы, можем инициализировать 2 массива:

  1. Двумерный массив double[][] matrix = new double[n][n]; размерностью [latex](n\times n)[/latex], который будет содержать в себе значения элементов матрицы [latex]A[/latex];
  2. Массив double[] sum = new double [2*n - 1]; размерностью [latex](2*n-1)[/latex] для хранения сумм диагоналей. Такая размерность обусловлена следующей логикой: главная диагональ матрицы размерностью [latex](n\times n)[/latex] содержит [latex]n[/latex] элементов. Побочная диагональ, находящаяся выше, содержит в себе уже [latex](n-1)[/latex] элементов и т.д., пока элементов в диагонали больше нуля. Становится ясно, что выше главной диагонали находится [latex](n-1)[/latex] побочных диагоналей, еще столько же ниже. Прибавляем еще главную диагональ к этому числу и выводим формулу количества диагоналей у матрицы, параллельных главной: [latex]2(n-1)+1=2n-1[/latex].

Заполняем с помощью двух циклов for массив matrix из потока ввода, а затем в таких же циклах находим суммы элементов требуемых диагоналей ( sum[(j-i) + (n-1)] += matrix[i][j];).

Известно, что индексы [latex]i,j[/latex] элементов главной диагонали матрицы всегда одинаковы. Аналогично можно заметить, что на побочных диагоналях индекс [latex]j[/latex] отличается от индекса [latex]i[/latex] на число — «расстояние» между главной диагональю и рассматриваемой побочной. К примеру, если рассматривать побочную диагональ, находящуюся выше через одну от главной («расстояние» между ними равно 2), то в таком случае [latex]j-i=2[/latex].

И если на главной диагонали разность индексов будет равна 0, на диагоналях выше эта разность будет числом положительным, а на диагоналях ниже — отрицательным, то при попытке обращения к элементу массива sum[j-i] мы неизбежно столкнемся с ошибкой, так как индекс массива не может быть числом отрицательным. Значит, чтобы избежать этого, нам надо прибавить к этому индексу некую константу, чтобы самая нижняя диагональ [latex]n-1[/latex] обладала индексом 0 в массиве sum. Отсюда и формула [latex](j-i+n-1)[/latex].

A302. Количество различных цифр числа в его десятичной записи

Условие задачи

Дано натуральное число $latex N$. Сколько различных цифр встречается в его десятичной записи?

Тесты

Входные данные: натуральное число $latex N$

Выходные данные: количество различных цифр в десятичной записи числа $latex N$

Входные данные Выходные данные
1 1234567890 10
2 43352 4
3 10101 2
4 1 1

Код

Код доступен на ideone

Пояснение

Для хранения заданного числа $latex N$ будем использовать переменную  n  типа long, которая будет проинициализирована значением из стандартного потока ввода, а для хранения результата — переменную differentDigitsCount  типа int, которую проинициализируем числом 0. Переменные объявляются в начале программы. Для определения количества различных цифр будем использовать массив типа int из 10 элементов, где каждый элемент будет соответствовать количеству вхождений одной из цифр в заданное число . Элементы массива инициализируются числом 0 по умолчанию. В цикле поочередно определяется разряд — последний разряд числа, и соответствующий элемент массива инкрементируется, затем это число разделяется на 10, чтобы «отбросить» последний разряд. Результат работы программы — вывод значения переменной  differentDigitsCount, которое получается путем подсчета ненулевых элементов массива в цикле.

 

 

Ю 4.9

Задача

В матрице [latex]A(n, m) [/latex] все ненулевые элементы заменить обратными по величине и противоположными по знаку.

Тесты

      n        m  Входная матрица              Выходная матрица
     1                     3                         3           6   -2    -1                     0    0     4                    11   2    -3         -0.167     0.500      1.000                  0.000     0.000     -0.250                 -0.091    -0.500      0.333
     2                     3                         4       -3    -9    15   12        -31   -8     2     8           -1     2    -6    -8      0.333   0.111    -0.067   -0.083      0.032   0.125    -0.500   -0.125      1.000  -0.500     0.167    0.125
     3                    4                         3             1   1   1                       1   1   1                       1   1   1                       1   1   1            -1.000  -1.000   -1.000                    -1.000  -1.000   -1.000                    -1.000  -1.000   -1.000                    -1.000  -1.000   -1.000

Решение

Проверить работу кода можно в облаке по ссылке — Ideone.

Пояснения

Объявляем и инициализируем переменные n  и m , которые являются размерами нашей матрицы [latex]A[/latex]. Объявляем нашу матрицу и создаем экземпляр с размерами [latex]n[/latex] x [latex]m[/latex]. Далее создаем цикл по i  от 0 до [latex]n-1[/latex] в котором создаем вложенный цикл по  j  от 0 до [latex]m-1[/latex], и в нем поэлементно вводим значения матрицы. В следующем цикле снова создаем вложенный, в котором мы проходим по каждому элементу матрицы и проверяем не равен ли он нулю  if(A[i][j] != 0) . Если условие выполняется, то мы заменяем элемент на обратный и меняем знак. В последнем цикле выводим полученную матрицу, элементы которой будут выводится с точностью до трех символов после запятой.

А694а. Многомерные массивы

Условие
Получить квадратную матрицу порядка $latex \begin{pmatrix}1 &0 &\cdots & 0 \\ 0 & 1 &\cdots &0 \\ \cdots &\cdots &\cdots \cdots & \cdots \\ 0 & 0 & \cdots & 1\end{pmatrix}$

Тесты

n Матрица
3 1 0 0
0 1 0
0 0 1
4 1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
6 1 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0
0 0 0 1 0 0
0 0 0 0 1 0
0 0 0 0 0 1
Решение

  1. С помощью цикла заполняем главную диагональ единицами.
  2. Приравниваем элементы не равные единице к нулю.
  3. Вывод массива.

Iseone.com

А702а

Дана квадратная матрица порядка n.
Получить вектор Ab, где b-вектор, элементы которого вычисляются по формуле: {b}_{i}={\frac{1}{{i}^{2}+2}}, где i=1,2,\dots,n.

2
1 2
3 4
0.666667 1.66667
Пройдено
2
5 6
7 8
2.66667 3.66667
Пройдено

Исходный код:

Ссылка на Ideone

http://ideone.com/UAvHF4

Ю4.24

  «Нарастающий итог»

Задача:

В массиве А(n) каждый элемент, кроме первого, заменить суммой всех предыдущих элементов.

 
Вводимые данные Предполагаемый вывод Комментарий
1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 4 5 Тест пройден
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 3 6 10 15 21 28 36 Тест пройден
3 5 2 9 0 4 65 156 1 3 3 8 10 19 19 23 88 244 Тест пройден
2 -7 3 8 -4 5 -2 4 2 2 2 -5 -2 6 2 7 5 9 Тест пройден

Исходный код:

Описание:

Если действовать в лоб (последовательно менять значения элементов от первого до последнего на сумму предыдущих) можно получить различные геометрические прогрессии и даже, в некоторых случаях, последовательность Фибаначчи(так как мы меняем предшествующие элементы, и, при обычном подходе нет эффективного способа их запоминать). Подумав некоторое время над этой  проблемой, и осознав бесперспективность своих действий, решил зайти с другой стороны. Да, я не могу менять элементы в начале массива, но я могу менять их в конце, т. к. они не влияют на вычисления. Для этого пришлось создать новый цикл, в котором мы находим сумму всех элементов массива кроме последнего, величина которого (массива) уменьшается с каждым шагом. Далее, в главном цикле, мы последовательно присваиваем элементам массива найденные суммы. И уже после цикла присваиваем нулевому элементу значение первого.

Ссылка на Ideone

http://ideone.com/Wj86C6

e-olymp 974. Флойд-1

Полный ориентированный взвешенный граф задан матрицей смежности. Постройте матрицу кратчайших путей между его вершинами. Гарантируется, что в графе нет циклов отрицательного веса.

Входные данные

В первой строке записано количество вершин графа n (1 ≤ [latex]n[/latex] ≤ 100). В следующих n строках записано по [latex]n[/latex] чисел — матрица смежности графа ([latex]j[/latex]-ое число в [latex]i[/latex]-ой строке соответствует весу ребра из вершины [latex]i[/latex] в вершину [latex]j[/latex]). Все числа по модулю не превышают 100. На главной диагонали матрицы — всегда нули.

Выходные данные

Выведите [latex]n[/latex] строк по [latex]n[/latex] чисел — матрицу кратчайших расстояний между парами вершин. [latex]j[/latex]-ое число в [latex]i[/latex]-ой строке должно равняться весу кратчайшего пути из вершины [latex]i[/latex] в вершину [latex]j[/latex].

Алгоритм

(взято с Википедии)

Пусть вершины графа [latex]{\displaystyle G=(V,\;E),\;|V|=n}[/latex] пронумерованы от 1 до [latex] {\displaystyle n}[/latex] и введено обозначение [latex]{\displaystyle d_{ij}^{k}}[/latex] для длины кратчайшего пути от [latex] {\displaystyle i}[/latex] до [latex]{\displaystyle j}[/latex], который кроме самих вершин [latex] {\displaystyle i,\;j} [/latex] проходит только через вершины [latex]{\displaystyle 1\ldots k} [/latex]. Очевидно, что [latex]{\displaystyle d_{ij}^{0}} [/latex] — длина (вес) ребра [latex]{\displaystyle (i,\;j)}[/latex], если таковое существует (в противном случае его длина может быть обозначена как [latex]{\displaystyle \infty } [/latex] ).

Существует два варианта значения [latex] {\displaystyle d_{ij}^{k},\;k\in \mathbb {(} 1,\;\ldots ,\;n)} d_{ij}^{k},\;k\in \mathbb {(} 1,\;\ldots ,\;n)[/latex]:

Кратчайший путь между [latex]{\displaystyle i,\;j}[/latex] не проходит через вершину [latex] {\displaystyle k}[/latex], тогда [latex]{\displaystyle d_{ij}^{k}=d_{ij}^{k-1}}[/latex] Существует более короткий путь между [latex]{\displaystyle i,\;j}[/latex], проходящий через [latex]{\displaystyle k}[/latex], тогда он сначала идёт от [latex]{\displaystyle i} [/latex] до [latex] {\displaystyle k} [/latex], а потом от [latex] {\displaystyle k} [/latex] до [latex] {\displaystyle j} [/latex]. В этом случае, очевидно, [latex]{\displaystyle d_{ij}^{k}=d_{ik}^{k-1}+d_{kj}^{k-1}}[/latex]

Таким образом, для нахождения значения функции достаточно выбрать минимум из двух обозначенных значений.

Тогда рекуррентная формула для [latex]{\displaystyle d_{ij}^{k}}[/latex] имеет вид:

[latex]{\displaystyle d_{ij}^{0}}[/latex] — длина ребра [latex] {\displaystyle (i,\;j);} (i,\;j);[/latex] [latex]{\displaystyle d_{ij}^{k}=\min(d_{ij}^{k-1},\;d_{ik}^{k-1}+d_{kj}^{k-1}).}[/latex]

Алгоритм Флойда-Уоршелла последовательно вычисляет все значения [latex]{\displaystyle d_{ij}^{k},} [/latex], [latex]{\displaystyle \forall i,\;j}[/latex] для [latex] {\displaystyle k} [/latex] от 1 до [latex] {\displaystyle n} [/latex]. Полученные значения [latex] {\displaystyle d_{ij}^{n}}[/latex] являются длинами кратчайших путей между вершинами [latex]. {\displaystyle i,\;j.} [/latex].

Код

Условие на e-olymp.com
Решение на e-olymp.com
Код на ideone.com

A410e

Дана целочисленная матрица [latex]\begin{bmatrix}a_{i,j}\end{bmatrix},i,j=1,..,n[/latex].Получить [latex]b_{1},..,b_{n}[/latex],где [latex]b_{i}[/latex] — это:

[latex]\underset{1\leq j\leq n}{\max a_{ij}}\ * \underset{1\leq j\leq n}{\min a_{ji}}[/latex]

Исходя из задачи ясно, что из данной матрицы надо взять максимальный элемент [latex]i[/latex]-й строки и умножить его на минимальный элемент [latex]i[/latex] -го столбца. Так например, если нам дана матрица 2-го порядка [latex]\begin{Vmatrix}1&2\\4&1\end{Vmatrix}[/latex] то [latex]b_{1} = 2[/latex], [latex]b_{2} = 4[/latex].

 

Тесты

Матрица порядка [latex]n[/latex], где [latex]n[/latex]: [latex]a[i][j][/latex] Результат
2 [latex]\begin{Vmatrix}1&2\\4&1\end{Vmatrix}[/latex] 2 4
3 [latex]\begin{Vmatrix}1&2&3\\4&1&-6\\1&-2&-1\end{Vmatrix}[/latex] 3 -8 -6

Решение

Для нахождения максимума  [latex]a_{ij}[/latex], введем переменную и будем придавать ей начальное значение 1-го элемента [latex]i[/latex]-й строки. Дабы при расчете максимума проходя по элементам строки мы не сравнивали каждый [latex]i[/latex]-й элемент с 1-м, придавать начальное значение максимуму мы будем в цикле по [latex]i[/latex]. Аналогично с минимумом [latex]a_{ij}[/latex], одно единственное но, начальное значение минимума будет равно первому элементу [latex]i[/latex]-го столбца.

http://ideone.com

e-olymp 19. The degree of symmetry

Задача взята с сайта e-olymp.com.

Условие

Степенью симметрии натурального числа назовём количество пар его десятичных цифр, в которых цифры совпадают и расположены симметрично относительно середины десятичной записи этого числа. Если некоторая цифра стоит посередине десятичной записи, её тоже нужно учитывать в паре с ней самой. Найти степень симметрии числа [latex]n[/latex].

Входные данные

Одно натуральное число [latex]n < 2\cdot10^9.[/latex]

Выходные данные

Вывести степень симметрии числа [latex]n[/latex].

Тесты:

Ввод Вывод
123322 2
100 1
1010 0
1234321 4
1234567891 1

Код на Java:

Алгоритм:

Вначале считываем число. Затем раскладываем его по цифрам внутри массива (в обратном порядке, но для нашей задачи порядок цифр значения не имеет):

Затем подсчитываем собственно степень симметрии, двигаясь внутри массива от крайних цифр к центру, а после выводим результат:

Ссылки:

Рабочий код для тестирования на Ideone.com: Ideone.com

A704

Задача: Даны квадратные матрицы [latex]A[/latex], [latex]B[/latex] и [latex]C[/latex] порядка [latex]n[/latex]. Получить матрицу [latex](A+B)C.[/latex]

Тесты:

n A B C Output
3 1 2 3
4 5 6
7 8 9
0 1 0
0 0 0
0 0 0
1 0 0
0 1 0
0 0 1
1 3 3
4 5 6
7 8 9
2 4 6
12 7
3 2
1 1
7 3
2 8
65 85
107 103
3 3 4 1
1 2 1
5 6 7
1 3 1
2 4 5
6 5 1
1 1 0
5 8 1
2 3 2
43 66 11
45 69 18
82 123 27

Код:

Решение:
В первом цикле читаем матрицу [latex]A[/latex]. Во втором цикле читаем матрицу [latex]B[/latex] и сразу прибавляем ее к матрице [latex]A[/latex], получаем сумму матриц. В третьем цикле умножаем сумму матриц [latex]A[/latex] и [latex]B[/latex] на матрицу [latex]C[/latex] и выводим результат.

Код на Ideone