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BZOJ 4198[Noi2015]荷馬史詩

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4198: [Noi2015]荷馬史詩

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Description

追逐影子的人,自己就是影子。 ——荷馬

Allison 最近迷上了文學。她喜歡在一個慵懶的午後,細細地品上一杯卡布奇諾,靜靜地閱讀她愛不釋手的《荷馬史詩》。但是由《奧德賽》和《伊利亞特》組成的鴻篇巨制《荷馬史詩》實在是太長了,Allison 想通過一種編碼方式使得它變得短一些。 一部《荷馬史詩》中有 n 種不同的單詞,從 1 到 n 進行編號。其中第 i 種單詞出現的總次數為 wi。Allison 想要用 k 進制串 si 來替換第 i 種單詞,使得其滿足如下要求:
對於任意的 1≤i,j≤n,i≠j,都有:si 不是 sj 的前綴。 現在 Allison 想要知道,如何選擇 si,才能使替換以後得到的新的《荷馬史詩》長度最小。在確保總長度最小的情況下,Allison 還想知道最長的 si 的最短長度是多少? 一個字符串被稱為 k 進制字符串,當且僅當它的每個字符是 0 到 k?1 之間(包括 0 和 k?1)的整數。 字符串 Str1 被稱為字符串 Str2 的前綴,當且僅當:存在 1≤t≤m,使得 Str1=Str2[1..t]。其中,m 是字符串 Str2 的長度,Str2[1..t] 表示 Str2 的前 t 個字符組成的字符串。

Input

輸入文件的第 1 行包含 2 個正整數 n,k,中間用單個空格隔開,表示共有 n 種單詞,需要使用 k 進制字符串進行替換。

接下來 n 行,第 i+1 行包含 1 個非負整數 wi,表示第 i 種單詞的出現次數。

Output

輸出文件包括 2 行。

第 1 行輸出 1 個整數,為《荷馬史詩》經過重新編碼以後的最短長度。 第 2 行輸出 1 個整數,為保證最短總長度的情況下,最長字符串 si 的最短長度。

Sample Input

4 2
1
1
2
2

Sample Output

12
2

HINT

用 X(k) 表示 X 是以 k 進制表示的字符串。
一種最優方案:令 00(2) 替換第 1 種單詞,01(2) 替換第 2 種單詞,10(2) 替換第 3 種單詞,11(2) 替換第 4 種單詞。在這種方案下,編碼以後的最短長度為:


1×2+1×2+2×2+2×2=12
最長字符串 si 的長度為 2。

一種非最優方案:令 000(2) 替換第 1 種單詞,001(2) 替換第 2 種單詞,01(2) 替換第 3 種單詞,1(2) 替換第 4 種單詞。在這種方案下,編碼以後的最短長度為:

1×3+1×3+2×2+2×1=12
最長字符串 si 的長度為 3。與最優方案相比,文章的長度相同,但是最長字符串的長度更長一些。

對於所有數據,保證 2≤n≤100000,2≤k≤9。

選手請註意使用 64 位整數進行輸入輸出、存儲和計算。 題解:k叉哈夫曼樹
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<queue>
#include<algorithm>
#define LL long long
#define inf 1000000000000LL
using namespace std;

int n,k;
LL ans;
struct Tree{
    LL v,h;
};

bool operator<(Tree a, Tree b){
    if(a.v != b.v) return a.v > b.v;
    return a.h > b.h;    
}

priority_queue<Tree>q;

int main(){
    scanf("%d%d",&n,&k);
    for(int i=1;i<=n;i++){
        Tree a;
        scanf("%lld",&a.v);
        a.h=1;q.push(a);
    }
    LL p=0;
    if((n-1)%(k-1))p+=k-1-(n-1)%(k-1);
    for(int i=1;i<=p;i++){
        Tree t;
        t.v=0;t.h=1;
        q.push(t);
    }
    p+=n;
    while(p!=1){
        Tree a;LL temp=0,mx=0;
        for(int i=1;i<=k;i++){
            a=q.top();temp+=a.v;
            mx=max(mx,a.h);q.pop();
        }
        ans+=temp;a.v=temp;a.h=mx+1;
        q.push(a);p-=k-1;
    }
    printf("%lld\n%lld\n",ans,q.top().h-1);
    return 0;
}

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