题解:监控屏幕调整问题
问题描述
Reca 公司生产高端显示器,其中最受欢迎的型号是 AB999。屏幕尺寸为 $x \times y$ 的比例。由于某些生产特性,屏幕参数总是整数。最终,屏幕边长比例 $x:y$ 需要适应用户的需求。
为了满足用户需求,公司需要调整屏幕尺寸,使其满足以下条件:
- 屏幕能够完整容纳在用户给定的宽高限制 $a \times b$ 内;
- 调整后屏幕的宽高比必须等于 $x:y$;
- 调整后的屏幕尺寸尽可能接近用户提供的最大边界 $a \times b$。
如果无法满足以上条件,则输出 0 0
。
输入格式
输入包含一行,四个整数 $a, b, x, y$,分别表示:
- 用户提供的屏幕宽高限制:$a$ 和 $b$;
- 屏幕宽高比:$x:y$。
限制条件:
- $1 \leq a, b, x, y \leq 2 \times 10^9$
输出格式
如果存在满足条件的调整尺寸,输出两个整数,分别表示屏幕的宽和高。如果无法满足条件,则输出 0 0
。
示例
示例 1
输入:
800 600 4 3
输出:
800 600
解释:
- 屏幕比例为 $4:3$,可以直接容纳在 $800 \times 600$ 内,输出原始尺寸。
示例 2
输入:
1920 1200 16 9
输出:
1920 1080
解释:
- 按照比例 $16:9$,调整后的屏幕最大尺寸为 $1920 \times 1080$,符合限制条件。
示例 3
输入:
1 1 1 2
输出:
0 0
解释:
- 不可能调整出宽高比为 $1:2$ 且小于等于 $1 \times 1$ 的屏幕。
Python代码实现
以下是问题的 Python 实现代码:
def gcd(x, y):"""计算两个数的最大公约数"""return y if x == 0 else gcd(y % x, x)def main():# 读取输入a, b, x, y = map(int, input().split())# 计算 x 和 y 的最大公约数,约分比例g = gcd(x, y)x //= gy //= g# 计算缩放比例u = a // xv = b // yfactor = min(u, v)# 判断是否可行if factor > 0:print(factor * x, factor * y)else:print(0, 0)if __name__ == "__main__":main()
代码详解
-
最大公约数函数 (
gcd
):- 使用递归方式计算两个数的最大公约数,确保比例 $x:y$ 化简为最简分数。
-
输入处理:
- 使用
map(int, input().split())
读取用户提供的宽高限制 $a, b$ 以及比例 $x, y$。
- 使用
-
比例化简:
- 将 $x$ 和 $y$ 分别除以它们的最大公约数 $g$,得到最简分数形式。
-
计算缩放比例:
- 计算分别可容纳的倍数:
- $u = a // x$ 表示 $a$ 中可以容纳的宽度倍数;
- $v = b // y$ 表示 $b$ 中可以容纳的高度倍数。
- 选择最小的倍数作为最终缩放因子
factor = min(u, v)
。
- 计算分别可容纳的倍数:
-
结果判断与输出:
- 如果
factor > 0
,输出调整后的屏幕尺寸; - 否则,输出
0 0
。
- 如果
示例测试
示例 1
输入:
800 600 4 3
输出:
800 600
解释:
- 屏幕比例为 $4:3$,可以直接容纳在 $800 \times 600$ 内,输出原始尺寸。
示例 2
输入:
1920 1200 16 9
输出:
1920 1080
解释:
- 按照比例 $16:9$,调整后的屏幕最大尺寸为 $1920 \times 1080$,符合限制条件。
示例 3
输入:
1 1 1 2
输出:
0 0
解释:
- 不可能调整出宽高比为 $1:2$ 且小于等于 $1 \times 1$ 的屏幕。
实际应用场景
-
分辨率优化:
- 在显示设备中,需要根据用户提供的边界限制计算最优的显示分辨率。
- 应用场景如投影仪、屏幕调整等。
-
视频裁剪:
- 在视频剪辑中,需要调整视频画面的宽高比以适配不同的显示器。
-
工业设计:
- 用于计算工业设备中,如何最大化利用有限空间展示屏幕内容。
总结
这道题目考察了数学中的比例与最大公约数的基本应用,同时结合实际应用场景(显示器分辨率调整),非常贴近实际问题。通过简洁的代码实现,可以在 $O(\log(\min(x, y)))$ 的时间复杂度内解决问题。
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