浮点数的最大公约数

问题起源于一个简单的算法题:已知三点求最小多边形面积(不会超过100边形)。
步骤以下:算法

  1. 求三边长a,b,c,而后用海伦公式求面积
  2. 利用 r = (abc)/4s 公式求外接圆半径
  3. 求三条边的圆心角,及其最大公约角
  4. 最大的公约角求得边数最小的圆内接多边形,也就是最小的多边形面积

重点在第三步,圆心角用弧度表示都是小数,初等数学里小数没有最大公约数的概念。可是这道题目网上都有这个步骤,算法仍然基于展转相除法,可是会自定义一个浮点相等的函数,以下:函数

def feq(x, y):
    return fabs(x - y) < 1e-2

def _fgcd(x, y):
    if feq(x, 0):
        return y
    if feq(y, 0):
        return x
    return _fgcd(y, x%y)

其中feq函数判断两数相等的规则是两者差值的绝对值小于0.01, 使用这个精度代码就能够accept,使用1e-6这个高精度代码就会WA,然而这个精度设置的理由在哪里?测试

我写了一段测试代码,测试不一样精度对结果的影响(有部分是多余的,懒的改了):code

def feq(x, y, e):
    return fabs(x - y) < e

def fgcd(iters, e):
    def _fgcd(x, y):
        if feq(x, 0, e):
            return y
        if feq(y, 0, e):
            return x
        return _fgcd(y, x%y)
    return reduce(_fgcd, iters)

def main():
    a = [1.23456, 6.54321]
    for i in range(1,7):
        e = 10 ** (-i)
        print e, fgcd(a,e)

获得的结果是:get

0.1 0.12333
0.01 0.12333
0.001 0.12333
0.0001 0.000120000002036
1e-05 2.99999969435e-05
1e-06 2.99999969435e-05

能够发现,不一样精度的选择对于结果的影响很是大。咱们能够观察到最大公约数的fgcd的结果必定是大于精度e的。
这也是易于理解的,比精度小的值就被认为是0了,而0是不能成为公约数的。数学

问题到这里彷佛有点眉目,咱们回顾一下题目,为何精度必定要是0.01呢?
彷佛有一个条件咱们一直没有用到——不会超过100边形,看到这里你可能就明白了。
弧度越小,边数越多,而题目指明了边数不会超过100,于是咱们能够求得一个弧度的最小值:2π/100。这个值近似于0.06283185307179587,也就是说咱们求得最大公约角度不会小于0.06,可是若是咱们比较精度设置得小于0.01,那么极有可能会获得小于0.06的最大公约角,所以网上答案大部分设置为0.01。it

细心的网友会想,比较精度设置为0.01获得的结果仍然有可能小于0.06啊,是否是你理解的根本不对呢?
为了验证个人想法,我把比较精度设置为0.06,再次提交答案,仍然accept,可是把比较精度设置为0.07就WA了。gc

比较精度设置为0.01仍然经过检测,我认为是数据集自身的缘由,它自己没有那些特别不凑巧的小数,使用0.01和0.06能够获得相同的结果。数据

这个只是我本身的理解,也许根本也就不对,若是你有更好的看法,欢迎及时评论。
问题的原题在:http://codeforces.com/problemset/problem/1/C, 你们能够试一下。co

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