每天一道C语言编程:Cylinder(圆柱体问题)

简介: 每天一道C语言编程:Cylinder(圆柱体问题)

题目描述

使用一张纸和剪刀,您可以通过以下方式切出两个面形成一个圆柱体:

水平切割纸张(平行于较短的边)以获得两个矩形部分。

从第一部分开始,切出一个最大半径的圆。圆圈将形成圆柱体的底部。

将第二部分向上滚动,使其周长与圆的周长相等,并将滚动的一端连接到圆上。请注意,卷筒可能有一些重叠的部分,以获得所需的周长长度。



给定纸张的尺寸,您能否计算出可以使用上述程序构建的圆柱体的最大可能体积?


输入格式

输入由多个测试用例组成。每个测试用例由两个数字 w 和 h (1 ≤ w ≤ h ≤ 100)组成,它们表示纸张的宽度和高度。


最后一个测试用例后跟一行包含两个零。


输出格式

对于每个测试用例,打印一行具有最大可能体积的圆柱体。将此数字四舍五入到小数点后 3 位。


样例输入

10 10

10 50

10 30

0 0


样例输出

54.247

785.398

412.095

解题思路


根据题意可得对纸张的裁剪如下图所示


注:只是帮助理解,图不一定正确,第一部分裁剪圆,第二部分向上卷,将一端与圆拼接




刚开始可能会像,第一部分划为正方形,利用率最高:


但是这样的话:2r>=2Πr,才能实现拼接,但是2r>=2Πr显然不成立,所以这样的想法是不正确的



不能投机取巧,只能从公式入手


V(圆柱体)= Πr2�2 ×h×ℎ

,从公式可以看出,要使r与h尽量大,r受到宽度的影响,所以先考虑h,要使h尽量大,那么只有



容易得到

2Πr<=w

r<=w÷2Π

取最大:r=w÷2Π

V(圆柱体)=ΠΠ××(w÷2Π)2(�÷2Π)2××(h2(w÷2Π))


以上是w作圆周长的情况,不能忽略h-2r作圆周长的情况,即

2Πr2Π�<=h2r

r<=h÷(2Π+2)

取最大:r=h÷(2Π+2)

V(圆柱体)=Π×(h÷(2Π+2))2×w

到这里代码可写为


#include<stdio.h>
#include<math.h>
#define PI acos(-1)//定义PI为3.1415926535898
int main()
{
    double w,h;
    while(scanf("%lf %lf",&w,&h)&& w!=0 && h!=0)
    {
        double volumeone,volumetwo;
        double rone=w/(2*PI);
        volumeone=PI*pow(rone,2)*(h-2*rone);
        double rtwo=h/(2*PI+2);
        volumetwo=PI*pow(rtwo,2)*w;
        printf("%.3lf\n",volumeone>volumetwo?volumeone:volumetwo);
    }
    return 0;
}


但是可以看到运行结果是错误的,因为上述r都是由周长限制的,即


volumetwo:
2
Πr
2Π�
<=h2r


但是也要同时满足2r<=w,如果2r>w,那么r=w/2


可以这么理解,按照我们的图来讲


第一限制条件:2r<=w


第二限制条件:
2
Πr
2Π�
<=h2r



不满足第一限制条件,只考虑第二限制条件就会引起判断错误


而volomeone:2Πr<=w,本来就满足2r<=w,所以不需要写判断

所以volumetwo要加入判断


double rtwo=h/(2*PI+2)>w/2 ? w/2 : h/(2*PI+2);


最终代码为


#include<stdio.h>
#include<math.h>
#define PI acos(-1)//定义PI为3.1415926535898
int main()
{
    double w,h;
    while(scanf("%lf %lf",&w,&h)&& w!=0 && h!=0)
    {
        double volumeone,volumetwo;
        double rone=w/(2*PI);
        volumeone=PI*pow(rone,2)*(h-2*rone);
        double rtwo=h/(2*PI+2)>w/2 ? w/2 : h/(2*PI+2);
        volumetwo=PI*pow(rtwo,2)*w;
        printf("%.3lf\n",volumeone>volumetwo?volumeone:volumetwo);
    }
    return 0;
}


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