多元Huffman编码问题

本文介绍了一个关于合并石子堆的问题,旨在寻找合并n堆石子成为一堆时的最大和最小总费用。通过两种不同的数据结构实现算法,一种是优先队列用于求最大费用,另一种也是优先队列但使用了相反的比较方式来求最小费用。

Problem Description

在一个操场的四周摆放着n堆石子。现要将石子有次序地合并成一堆。规定每次至少选2 堆最多选k堆石子合并成新的一堆,合并的费用为新的一堆的石子数。试设计一个算法,计算出将n堆石子合并成一堆的最大总费用和最小总费用。
对于给定n堆石子,计算合并成一堆的最大总费用和最小总费用。

Input

输入数据的第1 行有2 个正整数n和k(n≤100000,k≤10000),表示有n堆石子,每次至少选2 堆最多选k堆石子合并。第2 行有n个数(每个数均不超过 100),分别表示每堆石子的个数。

Output

将计算出的最大总费用和最小总费用输出,两个整数之间用空格分开。

Sample Input

7 3
45 13 12 16 9 5 22

Sample Output

593 199

Hint

请注意数据范围是否可能爆 int。

code:

#include<bits/stdc++.h>

using namespace std;

int main()
{
    int n, k;
    priority_queue<int,vector<int>,greater<int> > q1;
    priority_queue<int> q2;

    cin>>n>>k;
    for(int i = 0;i<n;i++)
    {
        int x;
        cin>>x;
        q1.push(x);
        q2.push(x);
    }

    long long sum1 = 0, sum2 = 0;
    while(q1.size()%(k-1)!=1)
    {
        q1.push(0);
    }
    while(q1.size()>1)
    {
        long long sum = 0;
        for(int i = 0;i<k;i++)
        {
            sum+=q1.top();
            q1.pop();
        }
        sum1+=sum;
        q1.push(sum);
    }

    while(q2.size()>1)
    {
        long long sum = 0;
        int a = q2.top();
        q2.pop();
        int b = q2.top();
        q2.pop();
        sum+=(a+b);
        sum2+=sum;
        q2.push(sum);
    }
    cout<<sum2<<' '<<sum1<<endl;
}

 

多元Huffman编码问题旨在计算将操场四周的n堆石子有次序地合并成一堆的最大总费用和最小总费用,规定每次至少选2堆最多选k堆石子合并,合并费用为新堆的石子数。以下是具体的解决方案: ### 最大总费用 求最大费用时,将石堆按石子数从大到小排列,然后两两进行合并。每次合并都选择当前最大的两堆石子,这样可以保证每次合并的费用尽可能大,从而得到最大总费用。 ### 最小总费用 求最小费用时,将石堆按石子数从小到大排列。但需要注意的是,有时会出现特例,即每次合并k堆,最后一次合并时无法以k堆进行合并,这样合并的结果就不是最小费用。所以要先判断原总堆数是否能使每次合并的堆数都为k堆,如果不能,就要在原堆数前面加上若干个“0”堆来补齐缺少的堆数,以保证每次都能合并k堆。 ### 代码示例 ```python import heapq def max_cost(stones): cost = 0 stones.sort(reverse=True) while len(stones) > 1: new_pile = stones.pop(0) + stones.pop(0) cost += new_pile stones.insert(0, new_pile) return cost def min_cost(stones, k): n = len(stones) # 判断是否需要补零 remainder = (n - 1) % (k - 1) if remainder != 0: # 补齐缺少的堆数 for _ in range(k - 1 - remainder): stones.append(0) heapq.heapify(stones) cost = 0 while len(stones) > 1: new_pile = 0 for _ in range(k): new_pile += heapq.heappop(stones) cost += new_pile heapq.heappush(stones, new_pile) return cost # 读取输入 n, k = map(int, input().split()) stones = list(map(int, input().split())) # 计算最大和最小费用 max_total_cost = max_cost(stones.copy()) min_total_cost = min_cost(stones, k) # 输出结果 print(max_total_cost) print(min_total_cost) ``` ### 复杂度分析 - **时间复杂度**:最大费用计算的时间复杂度为$O(n^2)$,因为每次合并都需要重新插入新堆;最小费用计算的时间复杂度为$O(n log n)$,主要是堆操作的时间开销。 - **空间复杂度**:主要是存储石子堆的空间,为$O(n)$。
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