【20200228程序设计思维与实践 Week2 实验】A-化学

题意：

化学很神奇，以下是烷烃基。

假设如上图，这个烷烃基有6个原子和5个化学键，6个原子分别标号1~6，然后用一对数字 a,b 表示原子a和原子b间有一个化学键。这样通过5行a,b可以描述一个烷烃基

你的任务是甄别烷烃基的类别。

原子没有编号方法，比如
1 2
2 3
3 4
4 5
5 6
和
1 3
2 3
2 4
4 5
5 6
是同一种，本质上就是一条链，编号其实是没有关系的，可以在纸上画画就懂了
题目来源：Gym-270437A

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思路：

烷烃分子类型的判断本质上是依据“邻接原子数”不同的原子间的邻接关系决定的。在本题中，含有六个碳原子的烷烃共有5种，分别为①正己烷（n-hexane）、②2-甲基戊烷（2-methylpentane）、③3-甲基戊烷（3-methylpentane）、④2,3-二甲基丁烷（2,3-dimethylbutane）、⑤2,2-二甲基丁烷（2,2-dimethylbutane）。

在这五种分子中，①、④、⑤最易判断：统计每个分子所含原子种数和每种原子的个数，可以直接区分出三者；而借助在输入—添加键的过程中更新每个原子的相邻原子数（nsize），这个统计过程可以通过一次遍历分子内原子直接完成（只有正己烷只含有nize=2的原子，只有2,3-二甲基丁烷含有两个nsize=3的原子，只有2,2-二甲基丁烷含有一个nsize=4的原子）。

②和③的判断相对麻烦，它们拥有完全相同的原子种数和相应个数，故要进一步检查它们的结构。在这里采用了检查邻三原子（以下将nsize=x原子简称为邻x原子）相邻原子中甲基个数的方法：2-甲基戊烷的邻三原子与两个甲基相邻，而3-甲基戊烷的邻三原子只与一个甲基相邻。在完成上文对种类个数的检查后，遍历种类仍然待定分子的原子，找到它的邻三原子，检查其三个相邻原子的种类，即可区分出两种烷烃。

具体实现过程见下文代码。

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总结：

（1）在输入的同时直接处理，可以以简洁的代码极有效率地更新原子的邻接关系与各种计数量；
（2）本题的结构体和判断算法并非考虑完全后书写，而是在代码书写过程中不断按需考虑、补全特判情况，因而最终代码结构较为凌乱，函数段命名欠缺条理，日后要吸取教训尽量避免。

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代码：

#include
#include
using namespace std;

struct atom{//碳原子 
	int nsize;//相邻原子数
	int neigh[10];//某一索引的邻居在分子中相应的编号
	
	atom(){
		nsize=0;
		for(int i=1;i<=6;i++){
			neigh[i]=0;
		}
	}
	
	void addneigh(int k){//添加键时的更新 
		neigh[++nsize]=k;
	}
};

struct alkyl{//烷烃分子 
	atom A[10];
	string name;
	
	void addkey(int x,int y){//添加键 
		A[x].addneigh(y);
		A[y].addneigh(x);
	}
	
	bool judgeA(){//辅助函数 在已知为甲基戊烷时 判断是否为2-甲基戊烷 
		for(int i=1;i<=6;i++){//遍历原子，检查是否存在与两个甲基相邻的原子 
			if(A[i].nsize==3){
				int a1=A[i].neigh[1];
				int a2=A[i].neigh[2];
				int a3=A[i].neigh[3];
				
				if(A[a1].nsize+A[a2].nsize+A[a3].nsize==4)return 1;
				else return 0;
			}
		}
	}
	
	void call(){//命名 
		int jdg1=0;//有一个"与三个原子相邻"的原子 
		int jdg2=0;//有两个"与三个原子相邻"的原子 
		int jdg3=0;//有"与四个原子相邻"的原子
		
		//检查 
		for(int i=1;i<=6;i++){
			if(A[i].nsize==3&&!jdg1){
				jdg1=1;
				continue;
			}
			if(A[i].nsize==3&&jdg1)jdg2=1;
			if(A[i].nsize==4)jdg3=1;
		}
		
		//根据检查结果命名 
		if(jdg3)name="2,2-dimethylbutane";
		else if(!jdg1&&!jdg2)name="n-hexane";
		else if(jdg2)name="2,3-dimethylbutane";
		else {//借助辅助函数区分最后两种无法判断的分子 
			if(judgeA())name="2-methylpentane";
			else name="3-methylpentane";
		}
		
	}
}; 


int main(){
	int T,x,y;
	cin>>T;
	for(int i=1;i<=T;i++){
		alkyl ALK;
		for(int i=1;i<=5;i++){//输入一组键 
			cin>>x>>y;
			ALK.addkey(x,y);
		}
		ALK.call();//命名 
		cout<<ALK.name<<endl;
	}
}