小Y最近喜欢上了机器人比赛。操纵一个机器人是复杂的,所以我们从一个简单的操作说起。
如何控制机器人的操作臂是一个最基本的问题。简单起见,我们可以把操作臂描述成为一些xyz三维中的一些点和线段。操作臂有N + 1个连接点,我们可以认为是三维中的一些点(大小忽略)并且把它们按照顺序从0至N编号。在相邻的两个连接点之间有一根硬杆相连(粗细忽略),这根硬杆的长度不变也不会发生扭曲。特别的,0号连接点总是固定于(0, 0, 0)这个位置。
作为问题的第一步,我们给出一些操作臂的旋转操作,而小Y需要模拟这些操作并且随时回答某些联结点的位置。
以下我们给出操作臂旋转操作的详细定义,每次旋转操作包含3个参数:[0,N-1]中的整数idx、一个[0, 2 * pi]中的实数alpha和一个模大于0的三维向量P。这个操作的意义是,以第idx为参考点,将操作臂编号不小于idx所有部分,以P为对称轴,逆时针旋转alpha。简单起见,在此过程中,你可以假定操作臂的活动是不受阻碍的。
我们来解释一下旋转操作的方向。你很容易分清你的前后上下左右,那么,x轴的正方向是从前到后;y轴的正方向是从左到右;z轴的正方向是从下到上。那么,举例说明:
若以P = (0, 0, 1)为对称轴,将点(1, 0, 0)逆时针旋转pi / 2,将得到点(0, 1, 0);
若以P = (0, 1, 0)为对称轴,将点(0, 0, 1)逆时针旋转pi / 2,将得到点(1, 0, 0);
若以P = (1, 0, 0)为对称轴,将点(0, 1, 0)逆时针旋转pi / 2,将得到点(0, 0, 1);
若以(1, 1, 1)为参考点,(0, 0, 1)为对称轴,将点(2, 1, 1)逆时针旋转pi / 2,将得到点(1, 2, 1)。
小Y发现操作臂的连接点数和操作数实在太多了,他根本无法模拟这个过程。于是他找到了你,希望你能帮他完成这个任务。