#288. 奶牛自行车

奶牛自行车

说明

读者请注意,原题中的一些词语已经被改成了有关奶牛的双关语。

秀·谢夫(小奶牛)在花花公子杂志上中了大奖,于是她从农村搬到了城郊的一座别墅中。可是她还常常怀念乡村的生活,总想回到原来的农村逛逛。为了环保,秀决定骑上为她量身定做的奶牛自行车(特殊的自行车,专门为牛蹄设计)。 秀大约有一吨重。同样的,秀在普通的奶牛自行车上,要想骑得平平稳稳,也不是一件容易的事。因此,调节奶牛自行车的变速器让秀心力交瘁。 帮助秀选择她的奶牛自行车前面 F(1F5)F(1\le F\le 5) 个齿轮和后面 R(1R10)R(1 \le R \le 10) 个齿轮,使她的 F×RF\times R 奶牛自行车符合下面的标准: 前面齿轮的型号(齿的数量)必须在给定的范围内。 后面齿轮的型号(齿的数量)必须在给定的范围内。 在每一种齿轮组合中,传动比率就是前面齿轮的齿数除以后面齿轮的齿数所得的商。 最大的传动比率至少是最小的三倍。 齿轮组合(已排好序)相邻两项的差的的方差(见下面的例子) 应该达到最小。 按照下面的公式计算平均数与方差(xix_i 代表数据) :

【图片缺失】

计算并确定最佳齿轮组合(其中 FF 个前齿轮,RR 个后齿轮),使方差最小(传动比率至少是 3x3\tt x)。

输入格式

第一行是 FFRR,表示前齿轮和后齿轮的数量。第二行包括 44 个数字:$F_1,F_2(25 \le F_1 \lt F_2 \le 80),R_1,R_2(5 \le R_1 \lt R_2 \le 40)$。从 F1F_1F2F_2 型号的前齿轮都是可用的;从 R1R_1R2R_2 型号的后齿轮都是可用的。至少会有一组合法的解。

输出格式

在第一行从小到大输出前齿轮的型号,用空格分开。在第二行从小到大输出后齿轮的型号,同样用空格分开。当然,齿轮的齿数一定是整数。 如果有多个解,输出前齿轮齿数最小的那一个(第一个齿轮齿数最小的,若第一个齿轮齿数相等,输出第二个齿轮齿数最小的……依此类推)。如果所有的前齿轮齿数都相等,照着上面的办法处理后齿轮(其实就是把第一个,第二个……齿轮分别设为第一,第二……个关键字来排序)。

样例

2 5
39 62 12 28
39 53
12 13 15 23 27

提示

这个问题最大的挑战就是“读懂题目”。慢慢读,不要想一步登天。如果你读不懂题目,还是得一遍一遍的把它读进去。 问题要我们找出“最佳齿轮组合”,即传动比率最接近平均数的组合。

考虑下面的测试数据:

2 5 
39 62 12 28

这意味着有 22 个前齿轮,型号范围在 396239\dots6255 个后齿轮,型号范围在 122812\dots 28

程序必须检查所有前齿轮组成的有序对(共 6239+1=2462-39+1=24 种齿轮),和所有后齿轮组成的五元组(共 2812+1=1728-12+1=17 种齿轮)。根据组合数学原理,总共有 $24!\div 22!\div 2! \times 17!\div 5!\div 12! = 656,880$ 种可能(我是这么认为的)。 对于每一种可能,做下面的计算。举个例子来说,对于枚举到的第一种情况:前齿轮是 39394040,后齿轮是 12,13,14,1512,13,14,151616

首先,计算所有可能的传动比率:

$$39\div 12 = 3.25000000000000000000\\ 39\div 13 = 3.00000000000000000000\\ 39\div 14 = 2.78571428571428571428\\ 39\div 15 = 2.60000000000000000000\\ 39\div 16 = 2.43750000000000000000\\ 40\div 12 = 3.33333333333333333333\\ 40\div 13 = 3.07692307692307692307\\ 40\div 14 = 2.85714285714285714285\\ 40\div 15 = 2.66666666666666666666\\ 40\div 16 = 2.50000000000000000000 $$

然后,对它们进行排序:

$$39/16 = 2.43750000000000000000\\ 40/16 = 2.50000000000000000000\\ 39/15 = 2.60000000000000000000\\ 40/15 = 2.66666666666666666666\\ 39/14 = 2.78571428571428571428\\ 40/14 = 2.85714285714285714285\\ 39/13 = 3.00000000000000000000\\ 40/13 = 3.07692307692307692307\\ 39/12 = 3.25000000000000000000\\ 40/12 = 3.33333333333333333333\\ $$

然后,计算差的绝对值:

$$2.43750000000000000000 - 2.50000000000000000000 = 0.06250000000000000000\\ 2.50000000000000000000 - 2.60000000000000000000 = 0.10000000000000000000\\ 2.60000000000000000000 - 2.66666666666666666666 = 0.06666666666666666666\\ 2.66666666666666666666 - 2.78571428571428571428 = 0.11904761904761904762\\ 2.78571428571428571428 - 2.85714285714285714285 = 0.07142857142857142857\\ 2.85714285714285714285 - 3.00000000000000000000 = 0.14285714285714285715\\ 3.00000000000000000000 - 3.07692307692307692307 = 0.07692307692307692307\\ 3.07692307692307692307 - 3.25000000000000000000 = 0.17307692307692307693\\ 3.25000000000000000000 - 3.33333333333333333333 = 0.08333333333333333333\\ $$

然后计算平均数和方差。平均数是(我是这么认为的)0.09953703703703703703666660.0995370370370370370366666。方差大约是 0.001297984884167220.00129798488416722。 找出使方差最小的齿轮组合。