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닮은 다각형

시간 제한1초메모리 제한1024 MB

요약
두 다각형이 회전, 반사, 평행이동, 크기 변환 아래에서 닮음인지 판정하고, 닮음비의 제곱을 기약분수로 출력하며 대응할 수 있는 두 번째 다각형의 가장 작은 꼭짓점 번호를 구한다.
난이도

어려움10점 중 8점

유형
기하, 문자열 매칭, 수학, 구현
정답자
아직 제출이 없습니다

문제

두 다각형은 대응하는 각의 크기가 모두 같고 대응하는 변의 길이가 모두 같은 비율을 이룰 때 닮음이라고 한다. 닮은 두 다각형은 서로 회전, 대칭(뒤집기), 평행이동되어 있을 수 있다. 대응하는 변의 길이의 비를 두 다각형의 닮음비라고 한다.

두 다각형이 주어질 때, 두 다각형이 서로 닮았는지 판정하고, 닮았다면 크기 관계와 꼭짓점의 대응 관계를 구하여라.

입력

첫째 줄에 각 다각형의 꼭짓점 개수 NN이 주어진다 (3≤N≤200 0003 \le N \le 200\,000).

둘째 줄에는 첫 번째 다각형의 꼭짓점 좌표가 순서대로 2⋅N2 \cdot N개의 정수로 주어진다: x1 y1 x2 y2 … xN yNx_1\ y_1\ x_2\ y_2\ \dots\ x_N\ y_N. 각 좌표는 −109-10^9 이상 10910^9 이하의 정수이다.

셋째 줄에는 같은 형식으로 두 번째 다각형의 꼭짓점 좌표가 주어진다.

각 다각형의 꼭짓점은 시계 방향 또는 반시계 방향 중 어느 순서로도 주어질 수 있다. 주어지는 점들은 항상 겹치는 꼭짓점이 없고, 180∘180^\circ(평각)인 내각이 없으며, 자기 자신과 교차하지 않는 올바른 단순 다각형을 이룬다.

출력

두 다각형이 닮지 않았다면, 한 줄에 −1-1을 출력한다.

닮았다면 두 줄을 출력한다.

  • 첫째 줄: 닮음비의 제곱 값(첫 번째 다각형이 두 번째 다각형보다 몇 배 큰지를 제곱한 값이며, 두 다각형의 넓이의 비와 같다)을 기약분수 p/qp/q 꼴로 출력한다. 여기서 pp, qq는 gcd⁡(p,q)=1\gcd(p, q) = 1인 양의 정수이다. 이 값은 항상 유리수이므로 정확히 표현할 수 있으며, 두 다각형이 합동이면 1/11/1이다.
  • 둘째 줄: 어떤 닮음 변환(회전, 대칭, 평행이동, 크기 조절)에 의해 첫 번째 다각형의 첫 번째 꼭짓점에 대응될 수 있는 두 번째 다각형의 꼭짓점 번호 중 가장 작은 값을 출력한다. 각 다각형의 꼭짓점은 입력에 주어진 순서대로 11번부터 번호를 매긴다.

예제2

  1. 예제 1

    입력
    4
    0 0 4 0 4 6 0 2
    -2 5 -2 1 -3 0 -5 2
    
    예상 출력
    2/1
    3
    
  2. 예제 2

    입력
    3
    0 0 3 0 1 1
    0 0 2 0 1 1
    
    예상 출력
    -1