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12171 - Sculpture

葛承嗣
2023-12-01

给出一个几何结构,需要你计算相应的表面积和体积,注意,表面积是从外部可以看到的面,如果有一些面包裹在内部不可见,那么这些面的面积是不计入总数的,同时体积是几何结构所占的体积,如果由题目给定的这些几何体能够围成封闭的区域,那么这些封闭的区域也要算在总体积之内。

对于这道题目,紫书给出了很好的解决方案,首先要对坐标进行压缩,由于长方体的个数最多为50个,那么在三个坐标轴上不同坐标的情况最多有100种。统计好每个坐标轴上的不同坐标的总数,同时建立好映射关系,便于后期的处理。初始化xyz轴上的不同坐标组成的“方格”,假设全部为0(内部空气),然后对于那些长方体所占的位置对应的方格,初始化为1。按照紫书的思路假设外部空气为-1,那么外部空气从(0,0,0)方格处开始向几何结构内部“蔓延”,如果当前方格是内部空气,那么外部空气可以进入,如果为几何体部分,那么就不能进入。这个过程结束之后,开始遍历方格,如果当前没有外部空气进入,那么就可以将当前的几何体的体积加入,同时如果下一个方格位置是外部空气,那么就可以将当前的面积计入总数。具体实现见下面代码:

#include<iostream>
#include<vector>
#include<string>
#include<set>
#include<stack>
#include<queue>
#include<map>
#include<algorithm>
#include<cmath>
#include<iomanip>
#include<cstring>
#include<sstream>
using namespace std;

int n;
int dx[] = { 1, 0, 0, -1, 0, 0 };
int dy[] = { 0, 1, 0, 0, -1, 0 };
int dz[] = { 0, 0, 1, 0, 0, -1 };

int Transform(int amount,int* x_t,int *x_r){
	memcpy(x_t, x_r, sizeof(int)*amount);
	x_t[amount] = -1;
	sort(x_t,x_t+amount+1);
	int total = unique(x_t, x_t + amount + 1) - x_t;
	for (int i = 0; i < amount; i++){
		for (int j = 0; j < total; j++){
			if (x_r[i] == x_t[j]){
				x_r[i] = j;
				break;
			}
		}
	}
	return total;
}

int main(){
	int T;
	cin >> T;
	while (T--){
		cin >> n;
		int x_r[110], y_r[110], z_r[110];//
		for (int i = 0; i < n; i++){
			cin >> x_r[2 * i] >> y_r[2 * i] >> z_r[2 * i]
				>> x_r[2 * i + 1] >> y_r[2 * i + 1] >> z_r[2 * i + 1];
			x_r[2 * i + 1] += x_r[2*i];
			y_r[2 * i + 1] += y_r[2 * i];
			z_r[2 * i + 1] += z_r[2 * i];
		}
		int area[110][110][110];//care
		memset(area,0,sizeof(area));
		int x_t[110], y_t[110], z_t[110];//
		int x_amount, y_amount, z_amount;
		x_amount = Transform(2 * n, x_t, x_r);
		y_amount = Transform(2 * n, y_t, y_r);
		z_amount = Transform(2 * n, z_t, z_r);
		for (int i = 0; i < n; i++){
			for (int x = x_r[2 * i]; x < x_r[2 * i + 1]; x++){
				for (int y = y_r[2 * i]; y < y_r[2 * i + 1]; y++){
					for (int z = z_r[2 * i]; z < z_r[2 * i + 1]; z++){
						area[x][y][z] = 1;
					}
				}
			}
		}
		area[0][0][0] = -1;//外部空气
		queue<int> Q;
		Q.push(0);
		while (!Q.empty()){
			int x, y, z;
			int index = Q.front();
			Q.pop();
			x = index & 0xFF;//低八位
			y = (index >> 8) & 0xFF;//中八位
			z = (index >> 16) & 0xFF;//高八位
			for (int i = 0; i < 6; i++){
				int curx = x + dx[i], cury = y + dy[i], curz = z + dz[i];
				if (curx >= 0 && curx < x_amount&&cury >= 0 && cury < y_amount&&curz >= 0
					&& curz < z_amount&&area[curx][cury][curz]==0){
					area[curx][cury][curz] = -1;
					Q.push((curx)|(cury<<8)|(curz<<16));
				}
			}
		}
		long long int volume = 0, squ = 0;
		for (int i = 1; i < x_amount - 1; i++){
			for (int j = 1; j < y_amount - 1; j++){
				for (int k = 1; k < z_amount - 1; k++){
					int disx = x_t[i + 1] - x_t[i];
					int disy = y_t[j + 1] - y_t[j];
					int disz = z_t[k + 1] - z_t[k];
					if (area[i][j][k] != -1){
						volume += disx*disy*disz;
						for (int d = 0; d < 6; d++){
							int newx = i + dx[d];
							int newy = j + dy[d];
							int newz = k + dz[d];
							if (area[newx][newy][newz] == -1){
								if (dx[d]!=0){
									squ += disy*disz;
								}
								else if (dy[d]!=0){
									squ += disx*disz;
								}
								else{
									squ += disx*disy;
								}
							}
						}
					}
				}
			}
		}
		cout << squ<< " " << volume << endl;
	}
	//system("pause");
	return 0;
}


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