Сообщающиеся сосуды Python
Два дня не могу решить задачу:
Сегодня на уроке физики рассказывали удивительные вещи. Придя домой, Витя решил проверить слова учителя о том, что если взять два одинаковых сосуда, соединённых тонкой трубкой на уровне основания, то уровень жидкости при любом её количестве также будет одинаковым для обоих сосудов.
Способ убедиться в правильности утверждения Витя избрал довольно оригинальный. Он взял аквариум с основанием длиной N и шириной 1, очень высокими стенками и поставил N–1 перегородок параллельно узкой боковой стенке аквариума, тем самым разделив аквариум на N одинаковых отсеков. Каждая перегородка имеет ширину 1 и очень большую высоту. Толщиной перегородки можно пренебречь. В каждой из перегородок есть точечное отверстие на высоте Hi, диаметром которого также можно пренебречь. После всех этих приготовлений Витя медленно наливает в первый отсек (между стенкой и первой перегородкой) C литров воды. В часть аквариума размером 1×1×1 вмещается ровно один литр воды. Так как стенки и перегородки в аквариуме были очень высокими, то через край вода не переливалась. После установления стационарного состояния он замерил уровень жидкости в каждом из N сосудов.
Теперь он хочет убедиться, что его экспериментальные данные не опровергают законы, рассказанные на уроке. Он обратился к вам с просьбой выяснить, какой должна быть высота жидкости в каждом из сосудов с теоретической точки зрения.
Рассмотрим подробно случай N=3. Пусть сначала H1<H2. Как только жидкость в первом отсеке достигнет уровня первого отверстия, вода станет поступать во второй отсек до тех пор, пока уровни в обоих отсеках не сравняются (или уровень воды в первом отсеке окажется равным H1, тогда во втором отсеке он будет на уровне C–H1). Далее уровень жидкости в первых двух частях будет увеличиваться равномерно (или не будет меняться). Как только вода достигнет второго отверстия, вся она будет поступать в третий отсек, опять же до тех пор, пока уровни жидкости во всех трёх частях не сравняются или вода в первых двух отсеках достигнет уровня H2. После этого, если воды оказалось достаточно, весь аквариум будет заполняться равномерно.
Пусть теперь H1>H2. Как только жидкость в первом отсеке достигнет уровня первого отверстия, вся вода станет поступать во второй отсек. Если после этого уровень во втором отсеке сравняется с уровнем второго отверстия, то вода станет выливаться в третий до тех пор, пока высоты жидкостей во втором и третьем отсеках не станут равными. Далее уровень воды в них будет равномерно увеличиваться, пока не достигнет первого отверстия. После этого весь аквариум будет заполняться равномерно.
Входные данные
В первой строке записаны целые N и C ( 1 ≤ N ≤ 100000, 0 ≤ C ≤ 2 ⋅ 109). В следующих N–1 строках содержится по одному целому числу Hi (0 ≤ Hi ≤ 2 ⋅ 109), обозначающему высоту отверстия в i-й перегородке.
Выходные данные
Выведите N чисел, каждое на новой строке — уровень жидкости в 1,2,...,N отсеке соответственно.
Примеры
Ввод:
4 4
3
2
1
Вывод:
3.00000000000000000000
1.00000000000000000000
0.00000000000000000000
0.00000000000000000000
Ввод:
4 10
1
2
3
Вывод:
3.00000000000000000000
3.00000000000000000000
3.00000000000000000000
0.99999999999999911000
Вот такое решение не проходит по времени:
from math import fabs
NN = 1000000
eps = 1e-7
h = [0 for _ in range(NN)]
def get_h():
global a, h, s
assert (s < t)
return a[h[s]]
def pop_h():
global s, h
assert (s < t)
s += 1
return h[s - 1]
def push_h(x):
global t, h, s, a
while s < t and a[h[t - 1]] < a[x]:
t -= 1
h[t] = x
t += 1
n, C = str(input()).split()
n = int(n)
C = float(C)
a = [0 for _ in range(NN)]
for i in range(n - 1):
a[i] = int(input())
p = [0 for i in range(n)]
s = 0
t = 0
i = 0
j = 1
l = C
r = 0
push_h(0)
while j < n and i < j and l > (a[j - 1] + eps):
ev1 = (l - r) * (j - i) / (j - i + 1)
if s < t:
ev2 = (l - get_h()) * (j - i)
ev = min(ev2, ev1)
else:
ev = ev1
l -= (ev / (j - i))
r += ev
if fabs(l - r) < eps:
push_h(j)
j += 1
r = 0
if fabs(l - get_h()) < eps:
x = pop_h()
while i <= x:
p[i] = l
i += 1
i = x + 1
if (i == j) or (l < a[j - 1] + eps):
while i < j:
p[i] = l
i += 1
l = r
r = 0
i = j
push_h(j)
j += 1
while i < j:
p[i] = l
i += 1
for i in range(n):
print(p[i])