华为OD机试E卷 - 流浪地球（Java & Python& JS & C++ & C ）

《流浪地球》是一部备受瞩目的科幻电影，它以其独特的世界观和宏大的叙事结构，展现了人类在面临生存危机时的选择与牺牲。在这部作品中，科学与工程技术占据了非常重要的地位，而作为程序员，我们也可以通过编程来模拟一些与《流浪地球》相关的概念。

主题设定

在《流浪地球》中，地球面临的危机是太阳即将熄灭，导致人类不得不寻找其他生存之道。电影中提到的“行星发动机”，是一个巨大的科技工程，旨在推动地球离开太阳系，向新的恒星系统迁移。我们可以通过编程模拟一个简单的行星推进器系统，这个系统可以根据不同的参数计算出推进器的输出功率以及移动的距离。

代码示例

下面是一个简单的Python代码示例，通过接受用户输入的推进力和时间来计算地球所能移动的距离。

class PlanetEngine:
    def __init__(self, thrust):
        self.thrust = thrust  # 推力，单位为牛顿

    def calculate_distance(self, time):
        # 基于 F=ma 的简单物理公式
        # 假设地球质量 m = 5.972 x 10^24 kg
        mass_earth = 5.972e24  # kg
        acceleration = self.thrust / mass_earth  # 加速度
        distance = 0.5 * acceleration * (time ** 2)  # 距离公式
        return distance

if __name__ == "__main__":
    thrust = float(input("请输入推进力（牛顿）："))
    time = float(input("请输入推进时间（秒）："))

    engine = PlanetEngine(thrust)
    distance = engine.calculate_distance(time)
    print(f"在 {time} 秒内，地球移动的距离为 {distance:.2f} 米")

代码解析

• PlanetEngine 类：我们定义了一个简单的行星推进器类。它接受一个参数thrust（推进力）。
• calculate_distance 方法：根据牛顿第二定律（F=ma）计算出加速度，根据时间计算出移动的距离。
• 在 __main__ 逻辑中，我们获取用户输入的推力和时间，并输出地球移动的距离。

拓展思考

在实际的《流浪地球》场景中，考虑的不仅是推进力，还有许多复杂的因素，例如地球的轨道变化、外部引力的影响等。这些因素都可以通过更加复杂的算法来模拟，例如引入更复杂的物理模型、模拟星际环境的动态变化等。

如果我们用Java实现类似的功能，可以参考以下示例：

import java.util.Scanner;

class PlanetEngine {
    private double thrust;

    public PlanetEngine(double thrust) {
        this.thrust = thrust;
    }

    public double calculateDistance(double time) {
        double massEarth = 5.972e24; // kg
        double acceleration = thrust / massEarth; // 加速度
        return 0.5 * acceleration * Math.pow(time, 2); // 距离公式
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入推进力（牛顿）：");
        double thrust = scanner.nextDouble();
        System.out.print("请输入推进时间（秒）：");
        double time = scanner.nextDouble();

        PlanetEngine engine = new PlanetEngine(thrust);
        double distance = engine.calculateDistance(time);
        System.out.printf("在 %.2f 秒内，地球移动的距离为 %.2f 米\n", time, distance);
    }
}

结论

通过以上的简单模拟，我们不仅能够理解《流浪地球》中科技的庞大与复杂，更能够运用编程的力量，将这些概念以简易的方式表现出来。这也提醒我们，在面对全球性危机时，人类的智慧和科技是推动我们前进的重要力量。