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:heavy_check_mark: verify/geometry/reflection.test.cpp

Depends on

Code

#define PROBLEM "http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=CGL_1_B"
#define ERROR 0.00000001

#include <iostream>
#include <iomanip>

#include "geometry/line.hpp"

int main() {
    Line<double> L;
    int Q;
    std::cin >> L >> Q;
    while (Q--) {
        Point<double> P;
        std::cin >> P;
        auto ans = reflection(L, P);
        std::cout << std::fixed << std::setprecision(15) << ans.x << ' ' << ans.y << '\n';
    }
    return 0;
}
#line 1 "verify/geometry/reflection.test.cpp"
#define PROBLEM "http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=CGL_1_B"
#define ERROR 0.00000001

#include <iostream>
#include <iomanip>

#line 2 "geometry/line.hpp"

#line 2 "geometry/point.hpp"

#line 2 "geometry/geometry_template.hpp"

#include <type_traits>

// Constants (EPS, PI)
// EPS の変更は Constants<T>::set_eps(new_eps) で
template <class T> struct Constants {
    static T EPS;
    static void set_eps(const T e) { EPS = e; }
    static constexpr T PI = 3.14159'26535'89793L;
};

template <> double Constants<double>::EPS = 1e-9;
template <> long double Constants<long double>::EPS = 1e-12;
template <> long long Constants<long long>::EPS = 0;

// 汎用関数
template <class T> inline int sign(const T x) { return x < -Constants<T>::EPS ? -1 : (x > Constants<T>::EPS ? 1 : 0); }
template <class T> inline bool equal(const T a, const T b) { return sign(a - b) == 0; }
template <class T> inline T radian_to_degree(const T r) { return r * 180.0 / Constants<T>::PI; }
template <class T> inline T degree_to_radian(const T d) { return d * Constants<T>::PI / 180.0; }

// type traits
template <class T> using is_geometry_floating_point = typename std::conditional<std::is_same<T, double>::value || std::is_same<T, long double>::value, std::true_type, std::false_type>::type;
template <class T> using is_geometry_integer = typename std::conditional<std::is_same<T, long long>::value, std::true_type, std::false_type>::type;
template <class T> using is_geometry = typename std::conditional<is_geometry_floating_point<T>::value || is_geometry_integer<T>::value, std::true_type, std::false_type>::type;
#line 4 "geometry/point.hpp"

#include <cmath>
#include <cassert>

// 点
template <class T> struct Point {
    T x, y;

    Point() = default;
    Point(const T x, const T y) : x(x), y(y) {}
    template <class U> Point(const Point<U> p) : x(p.x), y(p.y) {}

    Point& operator+=(const Point& p) {
        x += p.x, y += p.y;
        return *this;
    }
    Point& operator-=(const Point& p) {
        x -= p.x, y -= p.y;
        return *this;
    }
    Point& operator*=(const Point& p) {
        static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
        return *this = Point(x * p.x - y * p.y, x * p.y + y * p.x);
    }
    Point& operator/=(const Point& p) {
        static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
        return *this = Point(x * p.x + y * p.y, -x * p.y + y * p.x) / (p.x * p.x + p.y * p.y);
    }
    Point& operator*=(const T k) {
        x *= k, y *= k;
        return *this;
    }
    Point& operator/=(const T k) {
        static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
        x /= k, y /= k;
        return *this;
    }

    Point operator+() const { return *this; }
    Point operator-() const { return Point(-x, -y); }

    friend Point operator+(const Point& a, const Point& b) { return Point(a) += b; }
    friend Point operator-(const Point& a, const Point& b) { return Point(a) -= b; }
    friend Point operator*(const Point& a, const Point& b) { return Point(a) *= b; }
    friend Point operator/(const Point& a, const Point& b) { return Point(a) /= b; }
    friend Point operator*(const Point& p, const T k) { return Point(p) *= k; }
    friend Point operator/(const Point& p, const T k) { return Point(p) /= k; }

    // 辞書式順序
    friend bool operator<(const Point& a, const Point& b) { return a.x == b.x ? a.y < b.y : a.x < b.x; }
    friend bool operator>(const Point& a, const Point& b) { return a.x == b.x ? a.y > b.y : a.x > b.x; }
    friend bool operator==(const Point& a, const Point& b) { return a.x == b.x and a.y == b.y; }

    // I/O
    friend std::istream& operator>>(std::istream& is, Point& p) { return is >> p.x >> p.y; }
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Point& p) { return os << '(' << p.x << ' ' << p.y << ')'; }
};

// 汎用関数
// 点の一致判定
template <class T> inline bool equal(const Point<T>& a, const Point<T>& b) { return equal(a.x, b.x) and equal(a.y, b.y); }
// 内積
template <class T> inline T dot(const Point<T>& a, const Point<T>& b) { return a.x * b.x + a.y * b.y; }
// 外積
template <class T> inline T cross(const Point<T>& a, const Point<T>& b) { return a.x * b.y - a.y * b.x; }
// rad ラジアンだけ反時計回りに回転
template <class T> inline Point<T> rotate(const Point<T>& p, const T theta) {
    static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
    return p * Point<T>(std::cos(theta), std::sin(theta));
}
// (x, y) の辞書式順序 (誤差許容)
template <class T> inline bool compare_x(const Point<T>& a, const Point<T>& b) { return equal(a.x, b.x) ? sign(a.y - b.y) < 0 : sign(a.x - b.x) < 0; }
// (y, x) の辞書式順序 (誤差許容)
template <class T> inline bool compare_y(const Point<T>& a, const Point<T>& b) { return equal(a.y, b.y) ? sign(a.x - b.x) < 0 : sign(a.y - b.y) < 0; }
// 整数のまま行う偏角ソート
// 無限の精度をもつ arg(p) = atan2(y, x) で比較し, 同じ場合は norm(p) で比較 (atan2(0, 0) = 0 とする)
// 基本的に (-PI, PI] でソートされ, 点 (0, 0) は (-PI, 0) と [0, PI] の間に入る
// https://ngtkana.hatenablog.com/entry/2021/11/13/202103
// https://judge.yosupo.jp/problem/sort_points_by_argument
template <class T> inline bool compare_atan2(const Point<T>& a, const Point<T>& b) {
    static_assert(is_geometry_integer<T>::value == true);
    if ((Point<T>(a.y, -a.x) > Point<T>(0, 0)) == (Point<T>(b.y, -b.x) > Point<T>(0, 0))) {  // a, b in (-PI, 0] or a, b in (0, PI]
        if (a.x * b.y != a.y * b.x) return a.x * b.y > a.y * b.x;                            // cross(a, b) != 0
        return a == Point<T>(0, 0) ? b.x > 0 and b.y == 0 : (b == Point<T>(0, 0) ? a.y < 0 : norm(a) < norm(b));
    }
    return Point<T>(a.y, -a.x) < Point<T>(b.y, -b.x);
}
// 絶対値の 2 乗
template <class T> inline T norm(const Point<T>& p) { return p.x * p.x + p.y * p.y; }
// 絶対値
template <class T> inline T abs(const Point<T>& p) {
    static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
    return std::sqrt(norm(p));
}
// 偏角
template <class T> inline T arg(const Point<T>& p) {
    static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
    return std::atan2(p.y, p.x);  // (-PI, PI]
}
// 共役複素数 (x 軸について対象な点)
template <class T> inline Point<T> conj(const Point<T>& p) { return Point(p.x, -p.y); }
// 極座標系 -> 直交座標系 (絶対値が rho で偏角が theta ラジアン)
template <class T> inline Point<T> polar(const T rho, const T theta = T(0)) {
    static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
    assert(sign(rho) >= 0);
    return Point<T>(std::cos(theta), std::sin(theta)) * rho;
}
// ccw の戻り値
enum class Ccw {
    COUNTER_CLOCKWISE = 1,  // a->b->c 反時計回り
    CLOCKWISE = -1,         // a->b->c 時計回り
    ONLINE_BACK = 2,        // c->a->b 直線
    ONLINE_FRONT = -2,      // a->b->c 直線
    ON_SEGMENT = 0          // a->c->b 直線
};
// 点 a, b, c の位置関係
// http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=CGL_1_C
template <class T> Ccw ccw(const Point<T>& a, const Point<T>& b, const Point<T>& c) {
    Point<T> ab = b - a;
    Point<T> ac = c - a;
    if (sign(cross(ab, ac)) == 1) return Ccw::COUNTER_CLOCKWISE;
    if (sign(cross(ab, ac)) == -1) return Ccw::CLOCKWISE;
    if (sign(dot(ab, ac)) == -1) return Ccw::ONLINE_BACK;
    if (sign(norm(ab) - norm(ac)) == -1) return Ccw::ONLINE_FRONT;
    return Ccw::ON_SEGMENT;
}
// 線分 a -> b から 線分 a -> c までの角度 (ラジアンで -PI より大きく PI 以下)
template <class T> T get_angle(const Point<T>& a, const Point<T>& b, const Point<T>& c) {
    Point<T> ab = b - a;
    Point<T> ac = c - a;
    // a-bが x 軸になるように回転
    ac *= conj(ab) / norm(ab);
    return arg(ac);  // (-PI, PI]
}
#line 4 "geometry/line.hpp"

// 直線
template <class T> struct Line {
    Point<T> a, b;

    Line() = default;
    Line(const Point<T>& a, const Point<T>& b) : a(a), b(b) {}

    // Ax + By = C
    Line(const T A, const T B, const T C) {
        static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
        assert(!(equal(A, T(0)) and equal(B, T(0))));
        if (equal(A, T(0))) {
            a = Point<T>(T(0), C / B), b = Point<T>(T(1), C / B);
        } else if (equal(B, T(0))) {
            a = Point<T>(C / A, T(0)), b = Point<T>(C / A, T(1));
        } else if (equal(C, T(0))) {
            a = Point<T>(T(0), T(0)), b = Point<T>(T(1), -A / B);
        } else {
            a = Point<T>(T(0), C / B), b = Point<T>(C / A, T(0));
        }
    }

    friend std::istream& operator>>(std::istream& is, Line& p) { return is >> p.a >> p.b; }
    friend std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Line& p) { return os << p.a << "->" << p.b; }
};

// 線分
template <class T> struct Segment : Line<T> {
    Segment() = default;

    Segment(const Point<T>& a, const Point<T>& b) : Line<T>(a, b) {}
};

// 点 p から直線 l に下ろした垂線と直線 l の交点
// http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=CGL_1_A
template <class T> Point<T> projection(const Line<T>& l, const Point<T>& p) {
    static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
    T t = dot(p - l.a, l.b - l.a) / norm(l.b - l.a);
    return l.a + (l.b - l.a) * t;
}

// 直線 l に関して点 p と対象な位置にある点
// http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=CGL_1_B
template <class T> Point<T> reflection(const Line<T>& l, const Point<T>& p) {
    static_assert(is_geometry_floating_point<T>::value == true);
    return p + (projection(l, p) - p) * T(2);
}

// 直線 l1, l2 の垂直判定
// http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=CGL_2_A
template <class T> inline bool is_orthogonal(const Line<T>& l1, const Line<T>& l2) { return sign(dot(l1.b - l1.a, l2.b - l2.a)) == 0; }

// 直線 l1, l2 の平行判定
// http://judge.u-aizu.ac.jp/onlinejudge/description.jsp?id=CGL_2_A
template <class T> inline bool is_parallel(const Line<T>& l1, const Line<T>& l2) { return sign(cross(l1.b - l1.a, l2.b - l2.a)) == 0; }
#line 8 "verify/geometry/reflection.test.cpp"

int main() {
    Line<double> L;
    int Q;
    std::cin >> L >> Q;
    while (Q--) {
        Point<double> P;
        std::cin >> P;
        auto ans = reflection(L, P);
        std::cout << std::fixed << std::setprecision(15) << ans.x << ' ' << ans.y << '\n';
    }
    return 0;
}
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