数轴上有n个小球,每个有它的运动速度(向左或向右)和位置,小球碰撞(无论是相向撞还是追尾都算)这两个小球就会消失,怎么快速的计算出最终永久留存的小球。给出上述问题的代码
时间: 2024-09-09 21:11:39 浏览: 130
简单的小球碰撞练习
要解决这个问题,我们可以采用模拟的方法。但是直接模拟每一个碰撞事件,效率会非常低,特别是当小球数量很多时。一个优化的方法是考虑小球的速度和初始位置,然后通过事件驱动的方式来模拟碰撞。基本思想是,我们先记录下所有可能的碰撞事件,然后按照时间顺序来处理这些事件,每次处理一个事件后,可能会产生新的碰撞事件,需要更新事件列表。最后,我们就可以得到最终留存的小球。
以下是一个使用Python语言的示例代码:
```python
import heapq
def find_remaining_balls(balls):
events = []
for i, (position, speed) in enumerate(balls):
# 速度为负表示向左,正表示向右
# 在数轴上,向左移动是逆时针,向右是顺时针
# 我们将每个小球按照速度的逆平方来排序,这样可以保证每次处理的是最近的碰撞事件
heapq.heappush(events, (position, speed, i))
while len(events) > 1:
# 处理最近的两个碰撞事件
pos1, speed1, i1 = heapq.heappop(events)
pos2, speed2, i2 = heapq.heappop(events)
# 如果小球运动方向相反且位置相同,则它们会相撞消失
if speed1 * speed2 < 0:
# 如果有一个速度为零,则另一个小球会留在原地
# 否则,小球会按照速度之比合并速度,位置不变
if speed1 == 0:
heapq.heappush(events, (pos1, speed2, i2))
elif speed2 == 0:
heapq.heappush(events, (pos2, speed1, i1))
else:
new_speed = speed1 + speed2
new_pos = pos1 if speed1 == 0 else pos2 if speed2 == 0 else (pos1 * speed2 + pos2 * speed1) / (speed1 + speed2)
heapq.heappush(events, (new_pos, new_speed, None)) # None表示这个小球已经消失
# 返回最后一个事件中的小球,即最终留存的小球
if events:
_, _, remaining_index = events[0]
if remaining_index is not None:
return [remaining_index]
return []
# 示例输入
balls = [(3, -1), (1, 1), (5, -3), (2, 2), (4, -2)]
print(find_remaining_balls(balls))
```
这段代码中,我们首先创建了一个小顶堆`events`来存储可能的碰撞事件,其中包含小球的位置、速度和索引。然后我们通过不断弹出最近的两个事件进行处理,如果小球相遇则根据它们的速度合并或者消失,直到只剩下一个小球或者没有小球为止。最后返回最后留存的小球的索引。
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