最小堆實現優先佇列解決修理牧場 c c

2021-08-13 09:24:59 字數 2293 閱讀 3299

修理牧場

農夫要修理牧場的一段柵欄,他測量了柵欄,發現需要

n塊木頭,每塊木頭長度為整數l​

i​​個長度單位,於是他購買了一條很長的、能鋸成

n塊的木頭,即該木頭的長度是l​

i​​的總和。

但是農夫自己沒有鋸子,請人鋸木的酬金跟這段木頭的長度成正比。為簡單起見,不妨就設酬金等於所鋸木頭的長度。例如,要將長度為20的木頭鋸成長度為8、7和5的三段,第一次鋸木頭花費20,將木頭鋸成12和8;第二次鋸木頭花費12,將長度為12的木頭鋸成7和5,總花費為32。如果第一次將木頭鋸成15和5,則第二次鋸木頭花費15,總花費為35(大於32)。

請編寫程式幫助農夫計算將木頭鋸成

n塊的最少花費。

輸入首先給出正整數n(

≤10​

4​​),表示要將木頭鋸成

n塊。第二行給出

n個正整數(≤5

0),表示每段木塊的長度。

輸出乙個整數,即將木頭鋸成

n塊的最少花費。

8

4 5 1 2 1 3 1 1

49

思路:將鋸木頭的過程逆過來看的話,就是從n塊木頭中每次挑出兩個最短的合成為乙個,再從這n-1個木頭中重複合成,直至剩乙個木頭。那麼最少花費就是各個合成的木頭長度的和。

這個過程顯然與求解赫夫曼樹大同小異,這裡採用最小堆實現的優先佇列求解。

最小堆及優先佇列

最小堆實現優先佇列有不同方法,這裡參考的是《演算法導論(第三版)》第六章堆排序。

基礎知識: 最小堆一般用陣列表示,可以證明,其中第i(1 ≤ i ≤ n) 個元素的父節點parent(i) = i / 2,左孩子left(i) = i * 2, 右孩子right(i) = i * 2 + 1。

首先假定以節點i的左孩子為頂點的子樹,右孩子為頂點的子樹都是最小堆,若結點i不滿足最小堆性質,則讓該節點的值逐級下降,直至滿足最小堆的性質:

void heapfy(int a, int i, int length)

}

由該演算法可以維護乙個基本有序的最小堆,但是,我們知道,i = n / 2 + 1, n / 2 + 2,....n都是葉節點,如果從n / 2 降至1的過程中都呼叫該函式,就可以將任給的數組建為最小堆:

void buildheap(int a, int length)

}

建立最小堆之後,可以實現佇列的出隊和入隊:

通過void decreaseinsert(int a, int i, int key)可以實現入隊:

void decreaseinsert(int a, int i, int key)//將結點i的值更新為更小值key

}

由此,只需在隊尾新增極大值結點, 再呼叫上函式即可實現入隊:

void insertheap(int a, int key, int& length)

至此已經可以解決修理牧場問題了。

另外c++ stl提供了優先佇列的實現,稍加修改即可方便地實現最小優先佇列,在此附上兩個版本的源**。

源**:

#include void heapfy(int a, int i, int length)

}void buildheap(int a, int length)

}int temp = a[1];

a[1] = a[length];

heapfy(a, 1, --length);

return temp;

}void decreaseinsert(int a, int i, int key)

}void insertheap(int a, int key, int& length)

int a[10010] = ;

int main()

buildheap(a, length);

int sum = 0;

while(length > 1)

printf("%d", sum);

}

使用stl:

#include #include #include using namespace std;

int main(){

priority_queue,greater>l;

int n,a;

scanf("%d", &n);

for (int i=0;i

2 5 修理牧場 優先佇列 最小堆

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修理牧場 優先順序佇列

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最小堆,優先佇列

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