2018 ICPC Mid-Central Random Manhattan Distance a.k.a how do you do this geometry problem involving probabilities and trapezoids?
Difference between en2 and en3, changed 0 character(s)
Problem:↵
https://open.kattis.com/problems/randommanhattan↵

Official Solution:↵

~~~~~↵
/*↵

Within a zone:  Z = (l^2+3lr+r^2)w^3/15↵

Cx(i) = x0 + (l+2r)/(3(l+r))w↵

*/↵
#include <iostream>↵
#include <algorithm>↵
#include <iomanip>↵
#include <cstdlib>↵
#include <vector>↵
#include <math.h>↵
#include <tuple>↵
using namespace std ;↵
using ll = long long ;↵
using t3 = tuple<double, double, double> ;↵
int main() {↵
   cout << setprecision(15) ;↵
   int N{0} ;↵
   cin >> N ;↵
   vector<ll> xs(N), ys(N) ;↵
   for (int i=0; i<N; i++)↵
      cin >> xs[i] >> ys[i] ;↵
   double r {} ;↵
   for (int outer=0; outer<2; outer++) {↵
      int hix0 = min_element(xs.begin(), xs.end()) - xs.begin() ;↵
      int lox0 { hix0 } ;↵
      auto ht=[&](ll x, int p0, int p1) -> double {↵
         if (x == xs[p0])↵
            return ys[p0] ;↵
         if (x == xs[p1])↵
            return ys[p1] ;↵
         return ys[p0]+(x-xs[p0])*(ys[p1]-ys[p0])/(double)(xs[p1]-xs[p0]) ;↵
      } ;↵
      vector<t3> zones ;↵
      while (1) {↵
         int hix1 { (hix0 + 1) % N } ;↵
         int lox1 { (lox0 + N - 1) % N } ;↵
         ll x0 = max(xs[hix0], xs[lox0]) ;↵
         if (x0 == xs[hix1]) {↵
            hix0 = hix1 ;↵
            continue ;↵
         }↵
         if (x0 == xs[lox1]) {↵
            lox0 = lox1 ;↵
            continue ;↵
         }↵
         ll x1 { min(xs[hix1], xs[lox1]) } ;↵
         if (x1 < x0)↵
            break ;↵
         if (x1 == x0)↵
            throw "Failed while building zones" ;↵
         double lft { ht(x0, hix0, hix1) - ht(x0, lox0, lox1) } ;↵
         double rgt { ht(x1, hix0, hix1) - ht(x1, lox0, lox1) } ;↵
         zones.push_back(make_tuple(lft, rgt, (double)(x1-x0))) ;↵
//  cout << "Adding tuple xs " << x0 << " " << x1 << " heights " << lft << " " << rgt << endl ;↵
         if (x1 == xs[hix1])↵
            hix0 = hix1 ;↵
         if (x1 == xs[lox1])↵
            lox0 = lox1 ;↵
      }↵
      double s {} ;↵
      double cxa {} ;↵
      double sa {} ;↵
      double a2 {} ;↵
      double x0 {} ;↵
      for (int i=0; i<zones.size(); i++) {↵
         t3 &z = zones[i] ;↵
         double lft { get<0>(z) }, rgt { get<1>(z) }, w { get<2>(z) } ;↵
         s += (lft*lft+3*lft*rgt+rgt*rgt)*w*w*w/15 ;↵
         double ta { (lft+rgt)*w/2 } ;↵
         double cx { x0 + (lft+2*rgt)/(3*(lft+rgt))*w } ;↵
         if (i)↵
            s += 2 * (cx - cxa / sa) * sa * ta ;↵
         a2 += ta*(2*sa+ta) ;↵
         sa += ta ;↵
         cxa += cx * ta ;↵
         x0 += w ;↵
      }↵
      r += s / a2 ;↵
      swap(xs, ys) ;↵
      reverse(xs.begin(), xs.end()) ;↵
      reverse(ys.begin(), ys.end()) ;↵
   }↵
   cout << r << endl ;↵
}↵

~~~~~↵

I understand that Cx is the center of a trapezoid but I don't know how the rest of the code works. I know they do 2 passes and swap x and y coordinates, but I don't know how they got the equation for Z (why the 15? does it involve integration?), why they're using the (current area) * (2 * previously accumulated area + current area), why they multiple the trapezoid center by the trapezoid area to get cxa, etc..  ↵

History

 
 
 
 
Revisions
 
 
  Rev. Lang. By When Δ Comment
en3 English anduturacila6 2019-10-23 19:45:19 0 (published)
en2 English anduturacila6 2019-10-23 19:42:55 29 Tiny change: 'hy the 15?), why th' -> 'hy the 15? does it involve integration?), why th' (saved to drafts)
en1 English anduturacila6 2019-10-23 19:39:00 3193 Initial revision (published)