Подготовка к школе
1 класс
2 класс
3 класс
4 класс
5 класс
6 класс
7 класс
8 класс
9 класс
10 класс
11 класс
ОГЭ
ЕГЭ
Для всех
Назад

27. Программирование: #298923

Сообщить о проблеме
Задание #298923
Задание было решено верно
Задание было решено неверно

Фрагмент звёздного неба спроецирован на плоскость с декартовой системой координат. Учёный решил провести кластеризацию полученных точек, являющихся изображениями звёзд, то есть разбить их множество на $N$ непересекающихся непустых подмножеств (кластеров), таких, что точки каждого подмножества лежат внутри прямоугольника со сторонами длиной $H$ и $W$, причём эти прямоугольники между собой не пересекаются. Стороны прямоугольников не обязательно параллельны координатным осям. Гарантируется, что такое разбиение существует и единственно для заданных размеров прямоугольников.

Будем называть центром кластера точку (звезду) этого кластера, сумма расстояний от которой до всех остальных его точек минимальна. Для каждого кластера гарантируется единственность его центра. Расстояние между двумя точками на плоскости $A(x_1, y_1)$ и $B(x_2, y_2)$ вычисляется по формуле $d(A, B) = \sqrt{(x_2 — x_1)^2 + (y_2 — y_1)^2}$.

Каждая звезда помимо координат на плоской карте характеризуется своим спектральным классом и классом светимости. Спектральный класс определяет цвет (который связан с температурой звезды) следующим образом.

Обозначение спектрального класса (латинская буква)$O$$B$$A$$F$$G$$K$$M$
Цвет звездыГолубойБело-голубойБелыйЖёлто-белыйЖёлтыйОранжевыйКрасный

Каждый из спектральных классов, в свою очередь, делится на подклассы от $0$ до $9$ в порядке уменьшения температуры. Обозначение подкласса ставится после обозначения спектрального класса (например, $B2$). Класс светимости звезды обозначим римскими цифрами от $I$ до $VII$.

Обозначение класса светимости$I$$II$$III$$IV$$V$$VI$$VII$
СветимостьСверхгигантЯркий гигантГигантСубгигантКарликСубкарликБелый карлик

В файле $А$ хранится информация о точках двух кластеров, где $H = 6{,}0$ и $W = 5{,}5$ для каждого кластера. В каждой строке сначала записана информация о расположении на карте одной звезды: координата $x$, затем координата $y$. Далее в той же строке для звёзд классов светимости $I$–$VI$ указываются спектральный класс, подкласс и класс светимости. Обозначения классов ничем не разделяются. Для звёзд класса светимости $VII$ (Белый карлик) обозначения спектрального класса и подкласса в файле не указываются. Известно, что количество точек не превышает $2000$.

В файле $Б$ хранятся координаты точек трёх кластеров, где $H = 6{,}0$, $W = 5{,}5$ для каждого кластера. Известно, что количество точек не превышает $10,000$. Структура хранения информации в файле $Б$ аналогична структуре в файле $А$.

Для файла $А$ определите координаты центра каждого кластера, затем найдите два числа: $A_x$ и $A_y$ — абсциссу и ординату красного гиганта, ближайшего к центру кластера, который содержит наименьшее количество точек.

Для файла $Б$ определите координаты центра каждого кластера, затем найдите два числа: $B_1$ — расстояние между центрами кластеров с наименьшим и наибольшим количеством оранжевых гигантов и $B_2$ — наибольшее расстояние между жёлтыми карликами одного кластера.

В ответе запишите четыре числа через запятую: сначала целую часть абсолютной величины произведения $A_x \times 10,000$, затем целую часть абсолютной величины произведения $A_y \times 10,000$; сначала целую часть произведения $B_1 \times 10,000$, затем целую часть произведения $B_2 \times 10,000$.

Пример организации данных в одном из исходных файлов для случая четырёх звёзд

5,01788     8,32466      G2V
4,289251    6,955186     VII
4,619358    5,524697     B7V
6,91934     20,425391    G2V

Внимание! Пример приведён в иллюстративных целях для произвольных значений, не имеющих отношения к заданию. Для выполнения задания используйте данные из прилагаемых файлов.

Сначала расшифруем обозначения по двум таблицам. Красный гигант — спектральный класс $M$ и светимость $III$. Оранжевый гигант — класс $K$ и светимость $III$. Жёлтый карлик — класс $G$ и светимость $V$. Классы $V$, $VI$ и $VII$ легко перепутать: $G2V$ — карлик, $G2VI$ — субкарлик, а $VII$ записан вообще без буквы.

Разбор строки. Первые два поля — координаты, третье либо равно $VII$, либо устроено как «буква, цифра, римское число». Значит, спектральный класс — первый символ, класс светимости — всё начиная с третьего (второй символ — подкласс, он нигде не нужен). Белые карлики обрабатываем отдельно: спектрального класса у них нет.

Кластеризация. Прямоугольники не пересекаются, поэтому кластеры разделены в пространстве, и достаточно разбить точки на компоненты связности: объединяем точки, отстоящие друг от друга меньше чем на порог. Здесь порог нужно выбирать аккуратно — годится значение около $1{,}0$–$1{,}5$. При пороге $0{,}8$ от кластера в файле $А$ отрывается одиночная точка, а при пороге $2$ два кластера файла $Б$ сливаются в один. Проверка простая: количество найденных кластеров должно совпасть с указанным в условии, а каждый кластер — уместиться в прямоугольник $6{,}0 \times 5{,}5$.

Центр кластера — точка самого кластера с минимальной суммой расстояний до остальных, ищем перебором. Считать среднее арифметическое координат нельзя.

import math
from itertools import combinations

def load(name):
    P = []
    for line in open(name):
        p = line.strip().strip('"').replace(',', '.').split()
        if len(p) < 3:
            continue
        s = p[2]
        sp, lum = (None, 'VII') if s == 'VII' else (s[0], s[2:])
        P.append((float(p[0]), float(p[1]), sp, lum))
    return P

def center(c):
    return min(c, key=lambda a: sum(math.dist(a[:2], b[:2]) for b in c))

def clusters(pts, eps=1.5):
    unused, res = set(range(len(pts))), []
    while unused:
        i = unused.pop(); comp, stack = [i], [i]
        while stack:
            a = stack.pop()
            for j in list(unused):
                if math.dist(pts[a][:2], pts[j][:2]) < eps:
                    unused.discard(j); comp.append(j); stack.append(j)
        res.append([pts[k] for k in comp])
    return res

A = load('27-09_A1.csv')
small = min(clusters(A), key=len)                 # наименьший кластер
cn = center(small)
red = [p for p in small if p[2] == 'M' and p[3] == 'III']    # красные гиганты
best = min(red, key=lambda p: math.dist(p[:2], cn[:2]))
print(int(abs(best[0] * 10000)), int(abs(best[1] * 10000)))

B = load('27-09_B1.csv')
cl = sorted(clusters(B, 1.0),
            key=lambda c: sum(p[2] == 'K' and p[3] == 'III' for p in c))
B1 = math.dist(center(cl[0])[:2], center(cl[-1])[:2])
B2 = max(math.dist(u[:2], v[:2])
         for c in cl
         for u, v in combinations([p for p in c if p[2] == 'G' and p[3] == 'V'], 2))
print(int(B1 * 10000), int(B2 * 10000))

Результаты для файла $А$. Всего $234$ звезды, кластеры содержат $114$ и $121$ точку. Наименьший — из $114$ звёзд, он занимает область $x \in [3{,}12;\ 7{,}37]$, $y \in [5{,}58;\ 8{,}92]$ и укладывается в прямоугольник $6{,}0 \times 5{,}5$. Его центр — звезда $O0I$ с координатами $(4{,}960398;\ 7{,}34545)$. Красных гигантов ($M$, $III$) в этом кластере три; ближайший к центру удалён на $0{,}6148$ и имеет координаты $(4{,}469472;\ 6{,}975433)$. Отсюда $A_x = 4{,}469472$ и $A_y = 6{,}975433$, что после умножения на $10,000$ и отбрасывания дробной части даёт $44694$ и $69754$.

Результаты для файла $Б$. Всего $1851$ звезда, кластеры содержат $1170$, $393$ и $288$ точек с центрами $(11{,}746691;\ 24{,}957689)$, $(13{,}223572;\ 36{,}619979)$ и $(18{,}794456;\ 36{,}905542)$. Оранжевых гигантов ($K$, $III$) в них $87$, $28$ и $25$: меньше всего в кластере из $288$ точек, больше всего в кластере из $1170$ точек. Расстояние между их центрами $B_1 = 13{,}8716323$.

Жёлтых карликов ($G$, $V$) в кластерах $20$, $8$ и $6$; перебирая пары внутри каждого кластера, получаем наибольшее расстояние $B_2 = 3{,}4029521$. Умножаем на $10,000$ и берём целые части: $138716$ и $34029$.

Показать
Очки опыта 20
Спросить Зави
0 заданий сегодня

Предложить улучшение