问题 B: 体力槽空了

题目描述:
史上著名的大师列别捷夫曾经说过:“平静的湖面,锻炼不出精悍的水手;安逸的生活打造不出时代的伟人。”这句话用在监狱的狱警身上实在是再恰当不过,由于监狱长久以来从未出过任何差错,因此几乎所有的狱警都或多或少的有些懒散,我们可以将之量化为一个数值即懒散值。所以当典狱长决定集合n个狱警公干时,他所花费的体力是可观的。

典狱长一次可以将两群人集合在一起,所花费的体力是这两堆人的懒散值之和。可以看出,经过n-1次集合,所有的狱警就集合在一起了。例如有3个狱警,懒散值依次为1,2,9。可以先将懒散值为1、2的狱警合并为一群,新群数目为3,耗费体力为3。接着,将新群与懒散值为9的狱警合并,又得到新的群,数目为12,耗费体力为12。所以典狱长总共耗费体力=3+12=15。可以证明15为最小的体力耗费值。那么,怎样集合,典狱长花费的体力最少呢?

输入:
包括两行,第一行是一个整数n(1≤n≤10000),表示狱警人数。第二行包含n个整数,用空格分隔,第i个整数ai(1≤ai≤20000)是第i个狱警的懒散值。

输出:
包括一行,这一行只包含一个整数,也就是最小的体力耗费值。输入数据保证这个值小于231。

样例输入:
3
1 2 9

样例输出:
15

样例示意图:
在这里插入图片描述

题目思路:
这题用到一个结论:
哈夫曼树的带权路径长度 = 非叶子结点的权值之和
具体证明过程请移步传送门:
https://www.cnblogs.com/FengZeng666/p/12297761.html
由题意不难发现,该题涉及到了哈夫曼树(最优二叉树,带权路径最短的二叉树)的相关知识点。
补:
构造哈夫曼树的口诀:
a.构造森林全是根
b.选用两小造新树
c.删除两小添新人
d.重复b、c剩单根
最小的体力耗费值即哈夫曼树中非叶子结点的权值之和,也就是求出哈夫曼树的带权路径长度即可。

参考代码:

#include <stdio.h>

#define INF 0x3f3f3f3f
#define MAX 20001

int n;

/*定义哈夫曼树结点的结构体*/
struct{
    
    
	int w;//权值。
	int lchild,rchild,parent;//左孩子、右孩子、父结点。
}HTNode[MAX];//定义了一个名为HTNode的数组,大小为20001。
/*包含n个结点的叶子结点的哈夫曼树,有2n-1个结点。(经n-1次合并,新生成n-1个新结点,∴n+n-1=2n-1。)
  注意题目中n的范围:n(1≤n≤10000)。*/

/*哈夫曼树的构造*/
void createHT()
{
    
    
    int i,j;
	for(i=0;i<2*n-1;i++)//初始化。
	 HTNode[i].parent=HTNode[i].lchild=HTNode[i].rchild=-1;
	 
	for(i=0;i<n;i++)//读入数据。
	 scanf("%d",&HTNode[i].w);
	
	/*a记录最小权值的结点下标,b记录次最小权值的结点下标;
	  a1记录最小权值,b1记录次最小权值。*/
	int a,b;
	int a1,b1;
	/*选用两小造新树*/
	for(i=0;i<n-1;i++)//一共要进行n-1次合并。
	{
    
    
		a1=b1=INF;
		for(j=0;j<n+i;j++)
		{
    
    
			if(HTNode[j].parent==-1&&HTNode[j].w<a1)//找到比最小权值更小的结点,更新。
			{
    
    
				b=a;
				b1=a1;
				a=j;
				a1=HTNode[j].w; 	
			}
			else if(HTNode[j].parent==-1&&HTNode[j].w<b1)//找到介于最小权值和次最小权值之间的结点,更新。
			{
    
    
				b=j;
				b1=HTNode[j].w;
			}
		}
		
		HTNode[n+i].w=HTNode[a].w+HTNode[b].w;
		HTNode[n+i].lchild=a;
		HTNode[n+i].rchild=b;
		HTNode[a].parent=HTNode[b].parent=n+i;
	}
}

int main()
{
    
    
	scanf("%d",&n);
	
	createHT();
    int i,sum=0;
	for(i=n;i<2*n-1;i++)
	 sum+=HTNode[i].w; //求出非叶子结点的权值之和。
	
	printf("%d",sum);
	return 0;
 } 

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