bzoj 2151 种树(贪心+堆)(经典)

2151: 种树

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Description

A城市有一个巨大的圆形广场，为了绿化环境和净化空气，市政府决定沿圆形广场外圈种一圈树。园林部门得到指令后，初步规划出n个种树的位置，顺时针编号1到n。并且每个位置都有一个美观度Ai，如果在这里种树就可以得到这Ai的美观度。但由于A城市土壤肥力欠佳，两棵树决不能种在相邻的位置（i号位置和i+1号位置叫相邻位置。值得注意的是1号和n号也算相邻位置！）。最终市政府给园林部门提供了m棵树苗并要求全部种上，请你帮忙设计种树方案使得美观度总和最大。如果无法将m棵树苗全部种上，给出无解信息。

Input

输入的第一行包含两个正整数n、m。第二行n个整数Ai。

Output

输出一个整数，表示最佳植树方案可以得到的美观度。如果无解输出“Error!”，不包含引号。

Sample Input

【样例输入1】
7 3
1 2 3 4 5 6 7
【样例输入2】
7 4
1 2 3 4 5 6 7

Sample Output

【样例输出1】
15

【样例输出2】
Error!
【数据规模】
对于全部数据：m<=n；
-1000<=Ai<=1000
N的大小对于不同数据有所不同：
数据编号 N的大小数据编号 N的大小
1 30 11 200
2 35 12 2007
3 40 13 2008
4 45 14 2009
5 50 15 2010
6 55 16 2011
7 60 17 2012
8 65 18 199999
9 200 19 199999
10 200 20 200000

思路：
看到题，第一反应就是搜索，学了一年，还太水。。看了大神的博客。如下：

分析：

首先考虑如果没有“相邻位置不能都种”这一限制会怎么样。这时就是一个裸的贪心——按照A[i]从大到小排序，然后取前M个。

那么加上限制以后会发生什么呢？

假设A[3]最大，那我们就试图去选A[3]。选中之后首先要去掉3，并且，A[2]和A[4]也都不能选了，所以将它们删掉——

但是慢着！这可能会导致问题。假设A[3]=20,A[2]=A[4]=19，那么同时选A[2],A[4]可能比选A[3]要优！在最后的方案中可能是A[2]+A[4]而非A[3]。这种情况要怎么解决呢？

可以发现一点：由于A[3]最大，所以在最后的方案中，不可能只选A[2],A[4]中的一个。

原因很简单：假设在最优方案中选了A[2]但未选A[4]，那可以简单地把A[2]换成A[3]，由于未选A[4]，所以这样不会产生任何矛盾，并且把A[2]换成A[3]后，总的美观度不会下降。

因此，我们先去掉2,3,4，然后加入一个新的“物品”，其权值为A[2]+A[4]-A[3]，代表同时选2,4，删去3.这样，在选了3之后再选这个新物品，功效就相当于刚才所说的，把A[3]换成A[2]+A[4]。

这个新物品应该放在哪里呢？它的含义是“选2,4”，所以很容易想到，应该把它放在1,5中间。

出于方便起见，不妨在删掉2,4后直接把A[3]改成A[2]+A[4]-A[3]，显然这个位置是正确的。

如此就将N个物品，需要选M个的问题转化成了在N-1个物品中选的问题。并且可以发现一个很好的性质：新的3所对应的仍然是“选中物品数+1”！（把选3换成了选2,4，即多选了一个物品）

也就是说，完全可以把新的3看做一个和1，5毫无区别的物品，现在我们只需要在1,3,5三个物品中选择M-1个！如此下去，直到选择M次，就可以得到答案。

因此描述一下算法：以A[i]为关键字建大根堆，用一个链表存放当前物品。

最初链表中元素是1~N，i的后继是i+1，前驱是i-1（当然，1的前驱是N，N的后继是1）。

执行M次操作，每一次操作都将堆顶元素k取出，ans+=A[k]。然后在链表中删除k的前驱pre和后继nxt，令A[k]=A[pre]+A[nxt]-A[k]，并更新堆。

这个算法运行的很好，但你可能感觉有点虚——为什么每次选A值最大的就正确呢？

可以发现，在上面的讨论中“选3”时，我们实际上做的是声明如下事实：

在最终答案中要么选了3，要么同时选了2,4.换句话说，要么选了3，要么在此基础上选了A[2]+A[4]-A[3]。

所以我们实际上是重写了这个问题，将其变成“N-2个物品中选M-1”个的形式，如此一直化归，直到最后变成“N-2(M-1)个物品中选1个”，这时答案就是显然的。

代码：

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cstdlib>
#include<set>
#include<ctime>
#include<vector>
#include<queue>
#include<algorithm>
#include<map>
#include<cmath>
#define inf 1000000000
#define pa pair<int,int>
#define ll long long
using namespace std;

int ans;
int n,m,cnt;
int a[200005],pre[200005],nxt[200005];
bool mark[200005];
priority_queue<pa,vector<pa> >q;

int read()
{
    int x=0,f=1;char ch=getchar();
    while(ch<'0'||ch>'9'){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}
    while(ch>='0'&&ch<='9'){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}
    return x*f;
}

void del(int x)
{
    mark[x]=1;
    int l=pre[x],r=nxt[x];
    nxt[x]=pre[x]=0;
    nxt[l]=r;pre[r]=l;
}

void get()
{
    while(mark[q.top().second])
        q.pop();
    int x=q.top().second;
    ans+=a[x];
    q.pop();
    a[x]=a[pre[x]]+a[nxt[x]]-a[x];
    del(pre[x]);del(nxt[x]);
    q.push(make_pair(a[x],x));
}

int main()
{
    n=read();m=read();
    for(int i=1;i<=n;i++)
        a[i]=read();
    if(m>n/2)
    {
        puts("Error!");
        return 0;
    }
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        pre[i]=i-1;
        nxt[i]=i+1;
    }
    pre[1]=n;
    nxt[n]=1;
    for(int i=1;i<=n;i++)
        q.push(make_pair(a[i],i));
    for(int i=1;i<=m;i++)
        get();
    printf("%d",ans);
    return 0;
}