Тема 27. Анализ данных

27.06 Поиск двойных/тройных звездных систем

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела анализ данных
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#108570

Космический инженер решил изучить расположение звёзд для планирования орбитальных станций. Он провёл кластеризацию звёзд по их позициям на карте. Кластер звёзд — это набор точек, где каждая точка находится от хотя бы одной другой на расстоянии не более R  условных единиц. Каждая звезда принадлежит только одному кластеру.

Двойная система — это два объекта на расстоянии менее t  , без других звёзд на расстоянии менее t  .

Расстояние между точками A(x1,y1)  и B(x2,y2)  вычисляется как:

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

Аномалиями называют точки, удалённые более чем на одну условную единицу от кластеров. Их в расчётах не учитываем.

В файле A хранятся данные о звёздах трёх кластеров, где R = 0.8  , t = 0.1  для каждого кластера. В каждой строке: x  , y  , m  (масса в солнечных массах). Положительная масса (m > 0  ) — звезда, отрицательная (m < 0  ) — нейтронная звезда или чёрная дыра. Количество звёзд не превышает 1200.

В файле B хранятся данные о звёздах четырех кластеров, где R = 0.4  , t = 0.08  для каждого кластера. Количество звёзд не превышает 5200. Структура данных та же.

Для каждого файла в каждом кластере найдите двойную систему из двух нейтронных звёзд (− 2.7 < m < 0  ) с максимальным расстоянием между ними. Вычислите Px  — среднее арифметическое абсцисс, и Py  — среднее арифметическое ординат найденных звёзд.

В ответе запишите целые части четырех чисел через пробел: |Px |⋅150  для A, |Py|⋅150  для A, |Px|⋅150  для B, |Py|⋅150  для B.

Внимание! График приведён для иллюстрации и не связан с заданием. Используйте данные из прилагаемого файла.

PIC

Вложения к задаче
Показать ответ и решение

Визуализируем данные в Excel  , используя «Вставка → Диаграммы → Точечная», чтобы понять структуру кластеров.

Диаграмма для файла A:

PIC

Диаграмма для файла B:

PIC

Применяем DBSCAN с радиусом R  для выделения кластеров, затем с радиусом t  для поиска двойных систем. Фильтруем пары из нейтронных звёзд (− 2.7 < m < 0  ), выбираем ту, где расстояние максимально, и вычисляем Px  и Py  .

Код для файла A:

from math import *

def dbscan(a, r):
    cl = [] # Инициализируем список для хранения кластеров
    while a: # Пока есть элементы в входном массиве ’a’
        # Создаем новый кластер и добавляем в него первый элемент из ’a’
        cl.append([a.pop(0)])
        for i in cl[-1]: # Проходим по элементам последнего кластера
            # Проверяем  каждый элемент ’j’ в оставшихся элементах ’a’
            for j in a[:]:
                # Если расстояние между ’i’ и ’j’ меньше радиуса ’r’
                x = [i[0], i[1]]
                y = [j[0], j[1]]
                if dist(x, y) < r:
                    cl[-1].append(j) # Добавляем ’j’ в текущий кластер
                    a.remove(j) # Удаляем ’j’ из списка ’a’, чтобы не проверять его снова
    return cl

f = open("2_A.txt")
a = [list(map(float, i.replace(",", ".").split())) for i in f]
cl = dbscan(a, 0.8)
cl_total = []
for i in cl:
    if len(i) > 10: cl_total.append(i)
t = 0.1
ans = []
for i in cl_total:
    found_star = dbscan(i, t)
    duo_stars = []
    mx_starsys = []
    for j in found_star:
        if len(j) == 2:
            x = [j[0][0],j[0][1]]
            y = [j[1][0],j[1][1]]
            if -2.7 < j[0][2] < 0 and -2.7 < j[1][2] < 0:
                duo_stars.append([x,y])
    mx_dist = 0
    for j in duo_stars:
        if dist(j[0],j[1]) > mx_dist:
            mx_mass = dist(j[0],j[1])
            mx_starsys = j
    ans.append(mx_starsys)
                                                                                                  
                                                                                                  
# Рассчитываем среднее значение
res_X = 0
res_Y = 0
for i in ans:
    res_X += (i[0][0] + i[1][0])
    res_Y += (i[0][1] + i[1][1])

print(int(abs(res_X / 6) * 150))
print(int(abs(res_Y / 6) * 150))

Код для файла B:

from math import *

def dbscan(a, r):
    cl = [] # Инициализируем список для хранения кластеров
    while a: # Пока есть элементы в входном массиве ’a’
        # Создаем новый кластер и добавляем в него первый элемент из ’a’
        cl.append([a.pop(0)])
        for i in cl[-1]: # Проходим по элементам последнего кластера
            # Проверяем  каждый элемент ’j’ в оставшихся элементах ’a’
            for j in a[:]:
                # Если расстояние между ’i’ и ’j’ меньше радиуса ’r’
                x = [i[0], i[1]]
                y = [j[0], j[1]]
                if dist(x, y) < r:
                    cl[-1].append(j) # Добавляем ’j’ в текущий кластер
                    a.remove(j) # Удаляем ’j’ из списка ’a’, чтобы не проверять его снова
    return cl

f = open("2_B.txt")
a = [list(map(float, i.replace(",", ".").split())) for i in f]
cl = dbscan(a, 0.4)
cl_total = []
for i in cl:
    if len(i) > 10: cl_total.append(i)
t = 0.08
ans = []
for i in cl_total:
    found_star = dbscan(i, t)
    duo_stars = []
    mx_starsys = []
    for j in found_star:
        if len(j) == 2:
            x = [j[0][0],j[0][1]]
            y = [j[1][0],j[1][1]]
            if -2.7 < j[0][2] < 0 and -2.7 < j[1][2] < 0:
                duo_stars.append([x,y])
    mx_dist = 0
    for j in duo_stars:
        if dist(j[0],j[1]) > mx_dist:
            mx_dist = dist(j[0],j[1])
            mx_starsys = j
    ans.append(mx_starsys)
                                                                                                  
                                                                                                  
# Рассчитываем среднее значение
res_X = 0
res_Y = 0
for i in ans:
    res_X += (i[0][0] + i[1][0])
    res_Y += (i[0][1] + i[1][1])

print(int(abs(res_X / 8) * 150))
print(int(abs(res_Y / 8) * 150))

Ответ: 1153 1326 1309 1150

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!