某石油公司计划建造一条由东向西的主输油管道。该管道要穿过一个有n口油井的油田。从每口油井都要有一条输油管道沿最短路经(或南或北)与主管道相连。如果给定n口油井的位置,即它们的x坐标(东西向)和y坐标(南北向),应如何确定主管道的最优位置,使各油井到主管道之间的输油管道长度总和最小的位置?可在线性时间内确定主管道的最优位置。 给定n口油井的位置,编程计算各油井到主管道之间的输油管道最小长度总和。 输入格式: 输入的第1行是油井数n,1<=n<=10000。接下来n行是油井的位置,每行2个用空格割开的整数x和y,-10000<=x,y<=10000。 输出格式: 输出油井到主管道之间的输油管道最小长度总和。 输入样例: 5 1 2 2 2 1 3 3 -2 3 3 输出样例: 6。用分治法编写c语言代码,并描述算法及分析时间复杂度

时间: 2024-03-08 08:47:35 浏览: 179
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输油管道问题

算法描述: 本题可以使用分治法进行求解,具体步骤如下: 1. 将所有油井按照 x 坐标排序,找到中间位置的油井,其 x 坐标为中位数; 2. 在所有油井中,以中位数为界,将油井分为两部分,分别为左侧油井和右侧油井; 3. 对于左侧油井和右侧油井,分别递归求解其最优位置,得到左侧油井的最优位置为 x1,右侧油井的最优位置为 x2; 4. 将左侧油井和右侧油井的最优位置的平均值作为主管道的位置,并计算左侧油井和右侧油井到主管道之间的输油管道长度总和; 5. 返回左侧油井和右侧油井到主管道之间的输油管道长度总和的和,即为最终结果。 时间复杂度: 分治法的时间复杂度为 O(NlogN)。 C 语言代码实现: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #define MAX_N 10000 // 定义油井结构体 typedef struct oilwell { int x; // x 坐标 int y; // y 坐标 } OilWell; // 根据 x 坐标进行比较大小的函数 int cmp(const void *a, const void *b) { return ((const OilWell *)a)->x - ((const OilWell *)b)->x; } // 计算油井到主管道之间的输油管道长度 int calculate_length(OilWell *oilwells, int left, int right, int x) { int length = 0; for (int i = left; i <= right; i++) { length += abs(oilwells[i].x - x) + oilwells[i].y; } return length; } // 分治法求解主管道位置 int find_main_pipeline(OilWell *oilwells, int left, int right) { if (left == right) { // 只有一个油井,主管道位置就是该油井的 x 坐标 return oilwells[left].x; } else if (left + 1 == right) { // 只有两个油井,主管道位置就是它们的平均值 return (oilwells[left].x + oilwells[right].x) / 2; } else { // 分治法求解主管道位置 int mid = (left + right) / 2; // 找到中间位置的油井 int x1 = find_main_pipeline(oilwells, left, mid); // 递归求解左侧油井的最优位置 int x2 = find_main_pipeline(oilwells, mid + 1, right); // 递归求解右侧油井的最优位置 int x = (x1 + x2) / 2; // 主管道位置为左侧油井和右侧油井的最优位置的平均值 int length1 = calculate_length(oilwells, left, mid, x); // 计算左侧油井到主管道之间的输油管道长度 int length2 = calculate_length(oilwells, mid + 1, right, x); // 计算右侧油井到主管道之间的输油管道长度 return length1 + length2; // 返回左侧油井和右侧油井到主管道之间的输油管道长度总和 } } int main() { int n; OilWell oilwells[MAX_N]; // 定义油井数组 // 读入油井数 scanf("%d", &n); // 读入每个油井的位置 for (int i = 0; i < n; i++) { scanf("%d%d", &oilwells[i].x, &oilwells[i].y); } // 对油井按照 x 坐标进行排序 qsort(oilwells, n, sizeof(OilWell), cmp); // 求解主管道位置 int x = find_main_pipeline(oilwells, 0, n - 1); // 输出结果 printf("%d\n", calculate_length(oilwells, 0, n - 1, x)); return 0; } ``` 注意事项: 1. 在计算油井到主管道之间的输油管道长度时,需要使用绝对值函数来计算 x 坐标差; 2. 在计算油井到主管道之间的输油管道长度时,需要加上 y 坐标差; 3. 在分治法中,需要特别处理只有一个油井和只有两个油井的情况。
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