Задача к ЕГЭ по информатике на тему «Анализ данных (звезды)» №22

Учёный решил провести кластеризацию некоторого множества звёзд по их расположению на карте звёздного неба. Кластер звёзд – это набор звёзд (точек) на графике, лежащий внутри шара радиусом $R$ . Каждая звезда обязательно принадлежит только одному из кластеров.

Истинный центр кластера, или центроид, – это одна из звёзд на графике, сумма расстояний от которой до всех остальных звёзд кластера минимальна.

Под расстоянием понимается расстояние Евклида между двумя точками $A(x1,y1,z1)$ и $B (x2,y2,z2)$ в трехмерном пространстве, которое вычисляется по формуле:

d(A,B ) = ∘ (x-−-x-)2 +-(y-−-y-)2-+-(z-−-z-)2 2 1 2 1 2 1

В файле A хранятся данные о звёздах двух кластеров, где $R = 5$ для каждого кластера. В каждой строке записана информация о расположении на карте одной звезды: сначала координата $x$ , затем координата $y$ , затем координата $z$ . Значения даны в условных единицах, которые представлены вещественными числами. Известно, что количество звёзд не превышает 7000.

В файле Б хранятся данные о звёздах четырех кластеров, где $R = 3$ для каждого кластера. Известно, что количество звёзд не превышает 16 000. Структура хранения информации о звездах в файле Б аналогична файлу А.

Для каждого файла определите координаты центра каждого кластера, затем вычислите три числа: $Px$ — среднее арифметическое абсцисс центров кластеров, $Py$ – среднее арифметическое ординат центров кластеров, и $Pz$ – среднее арифметическое аппликат центров кластеров.

В ответе запишите шесть чисел через пробел: сначала целую часть произведения $Px ⋅10$ для файла А, затем $Py ⋅10$ для файла А, и затем $Pz ⋅10$ для файла А, далее целую часть произведения $Px ⋅10$ для файла Б, $Py ⋅10$ для файла Б и $Pz ⋅10$ для файла Б.

Возможные данные одного из файлов иллюстрированы графиком.

Внимание! График приведён в иллюстративных целях для произвольных значений, не имеющих отношения к заданию. Для выполнения задания используйте данные из прилагаемого файла.

Для начала визуально оценим данные в условии кластеры. Для этого откроем предложенные файлы в $Excel$ , перейдем в раздел «Вставка $→$ Диаграммы $→$ Точечная». Таким способом можно построим по отдельности двухмерные проекции кластеров на оси $XoY$ , $Y oZ$ и $XoZ$ .

Диаграммы для файла А имеют вид:

Из графика видно, что один кластер имеет ординаты, большие 20, а другой – меньшие 20. Пользуясь этим знанием, разделим данные на кластеры в программе.

Код для файла А

from math import *
f = open(’3_A.txt’)
n = f.readline()
a = [list(map(float,i.replace(’,’,’.’).split())) for i in f]
clusters = [[] for i in range(2)]
for i in a:
    if i[1] > 20:
        clusters[0].append(i)
    else:
        clusters[1].append(i)
sum_x = sum_y = sum_z = tx = ty = tz = 0
for cluster in clusters:
    mn = 10**20
    for star_1 in cluster:
        sm = 0
        for star_2 in cluster:
            sm += dist(star_1,star_2)
        if sm < mn:
            mn = sm
            tx,ty,tz = star_1
    sum_x += tx
    sum_y += ty
    sum_z += tz
print(int(sum_x/2*10))
print(int(sum_y/2*10))
print(int(sum_z/2*10))

Диаграммы для файла Б имеют вид:

Из графика видно, что все кластеры распределены по четырем координатным осям. Пользуясь этим знанием, разделим данные на кластеры в программе.

Код для файла Б

from math import *
f = open(’3_B.txt’)
n = f.readline()

clusters = [[] for i in range(4)]
for i in f:
    star = list(map(float, i.replace(’,’, ’.’).split()))
    if star[0] > 0 and star[1] > 0:
        clusters[0].append(star)
    elif star[0] < 0 and star[1]>0:
        clusters[1].append(star)
    elif star[0]<0 and star[1] < 0:
        clusters[2].append(star)
    else:
        clusters[3].append(star)
sum_x = sum_y = sum_z = tx = ty = tz = 0
for cluster in clusters:
    mn = 10**20
    for star_1 in cluster:
        sm = 0
        for star_2 in cluster:
            sm += dist(star_1,star_2)
        if sm < mn:
            mn = sm
            tx,ty,tz = star_1
    sum_x += tx
    sum_y += ty
    sum_z += tz
print(int(sum_x/4*10))
print(int(sum_y/4*10))
print(int(sum_z/4*10))

Ответ: 198 199 200 50 -46 -48