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POJ 3190 Stall Reservations-奶牛分栏(区间贪心,优先队列)(一)
2015-01-27 10:00:54 】 浏览:499
Tags:POJ 3190 Stall Reservations- 奶牛 区间 贪心 优先 队列

http://poj.org/problemid=3190

题目大意:每一只奶牛要求在时间区间[A,B]内独享一个牛栏。问最少需要多少个牛栏。

贪心策略是优先满足A最小的奶牛,维持一个牛栏B最小堆,将新来的奶牛塞进B最小的牛栏里。


#include

#include

#include 
   
using namespace std; struct Section{ unsigned int index; unsigned int begin; unsigned int end; bool operator < (const Section& b) const { return begin < b.begin; } }; struct Stall{ unsigned int id; unsigned int end; bool operator < (const Stall& b) const { return end > b.end; } Stall(){} Stall(unsigned int id, unsigned int end):id(id), end(end){}}; #define MAX_COWS 50000Section cow[MAX_COWS];unsigned int result[MAX_COWS]; // 每头牛从属于哪个牛栏priority_queue que; // 最小堆,储存所有牛栏区间的结束点(也就是最右端) inline void put_cow(const int& i, const bool& new_stall){ Stall s; if (new_stall) { s.id = que.size() + 1; } else { s.id = que.top().id; que.pop(); } s.end = cow[i].end; result[cow[i].index] = s.id; que.push(s);} ///////////////////////////SubMain//////////////////////////////////int main(int argc, char *argv[]){#ifndef ONLINE_JUDGE freopen("in.txt", "r", stdin); freopen("out.txt", "w", stdout);#endif int N; cin >> N; for (int i = 0; i < N; ++i) { cow[i].index = i; cin >> cow[i].begin; cin >> cow[i].end; } sort(cow, cow + N); put_cow(0, true); for (int i = 1; i < N; ++i) { put_cow (i, cow[i].begin <= que.top().end); } cout << que.size() << endl; for (int i = 0; i < N; ++i) { cout << result[i] << endl; }#ifndef ONLINE_JUDGE fclose(stdin); fclose(stdout); system("out.txt");#endif return 0;}///////////////////////////End Sub//////////////////////////////////



   
代码二

对cow进行排列。按L以及R从小到大排序。确保遍历的时候优先取到最小的L.

然后就可以对cow遍历求解。

#include 
    
     
#include 
     
       #include 
      
        #include
       
         using namespace std; struct N { int l,r,id,stall; bool operator <(const N &a)const { return a.r
        
         que; int n; cin>>n; for(int i=1;i<=n;i++) { cin>>cow[i].l>>cow[i].r; cow[i].id=i; } sort(cow+1,cow+n+1,cmp); cow[0].stall=1; cow[0].r=0; que.push(cow[0]); int a[50010]; int S=2; for(int i=1;i<=n;i++) { N c=que.top(); if(cow[i].l>c.r) { que.pop(); cow[i].stall=c.stall; a[cow[i].id]=c.stall; que.push(cow[i]); } else { cow[i].stall=S; a[cow[i].id]=S++; que.push(cow[i]); } } cout<
         
          
华丽的分界线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。

对于这个题目,已知有两种贪心策略是正确的。

  1. N 头牛按照开始时间 t(i) 排序,每次选取牛集合 S 中的开始时间最早,并且与结束时间 f(i) 不冲突的元素,找到之后从集合 S 中删除或者标记元素。当找不到满足开始时间 大于 结束时间这一条件的元素时,重新从 S 中选取元素,直到 S 为空。
  2. N 头牛按照开始时间 t(i) 排序,首先将第一头牛存入集合 T 中,如果接下来的牛满足开始时间大于 T 中最早结束时间,那么取出这个元素,并更新其时间结束时间为当前牛的结束时间,然后重新存入集合中。否则直接将该当前牛存入集合中。

    2.2 贪心算法证明

    贪心算法的证明主要是两种思路。

    第一种 方法被称为 staying ahead [2],即保持领先,意义为如果我们运用某个策略,在算法的每一步中都使某个条件保持领先,那么最后可以利用这个领先条件来证明最优解。这种方法本质上结合了上面介绍的Induction和Contradiction方法。

    接下来我们将这个方法应用到POJ 3190算法2的证明中。

    1. 首先,我们需要确定一个领先条件,我们设这个领先条件为:在算法的每一步中,都选取最小开始时间的畜栏放入下一头牛。即 w(i) <= o(i)w 代表当前策略,o 代表最优策略,对于贪心算法的证明,基本假设是 当前贪心策略至少和最优策略保证相同的效果
    2. 证明这个条件在算法的每一步中都成立。运用Induction method,首先证明base case的情况,我们首先从开始时间0开始存入牛,所以显然成立。接下来,证明前k头牛时成立,k+1时也成立。两种情况,第k+1头牛的开始时间 t(k+1) 小于 集合T 中的最小结束时间,那么直接存入集合,这个时候要么最小时间更新为第 k 头牛的结束时间,要么保持原来的结束时间。否则,如果第k+1头牛的开始时间 t(k+1)大于 集合 T 中的最小结束时间,更新集合 T 最小结束时间元素信息。因此接下来仍然可以直接选取最小结束时间的畜栏。
    3. 接下来我们运用Contradiction method来证明我们的策略可以得到畜栏数最少的解决方案。由于我们已经证明每一步必定可选最小开始时间的畜栏,所以如果上述策略不成立,最优解 o 中一定存在某一畜栏,其中所有牛都可以被放入其他畜栏。那么,这些牛同样可以被放入到贪心策略解的畜栏中(因为我们证明了每一步选取的最小开始时间至少和最优解一致)。然而,在放入某一头牛的时候,如果其开始时间 大于 最小结束时间,那么一定已经被放入到之前的畜栏中去了,所以判定这些牛一定不能放入到原有的畜栏中去。
    4. 至此,证明结束。算法2可以得到最优解。

      第二种 方法被称为 exchange arguments [2],即将最优解元素和当前贪心策略解元素逐个交换,交换的情况很多种[3],可以是 o

      中存在的元素, w 中不存在,也可以是顺序不同,如果不影响最优解效果,那么贪心策略成立。在我们的题目中,交换条件可以是 放的畜栏不同 。我们已知算法2是最优解,来证明算法1也是最优解。

      交换 o

      w 中的元素, ow 中如果存在放入的畜栏不同,只有一种情况:

      c1 -------------|t1

      c2 -------|t2

      如果当前牛的开始时间 <t1

      ,算法1将不会处理这个元素,而是在第二轮中将这个元素放入到 c2 中,而算法2直接将当前元素放入 c2 ,这种情况下两种算法结果相同。

      如果当前牛的开始时间 >t1

      ,算法1将元素放入 c1 ,然而算法2会将元素放入 c2 。但是这样的处理不会影响最优解,算法将元素放入到 c2 后, c2 也就一定只能存入开始时间在 t3 之后的元素,其他开始时间在 t3 之前的元素将会被放入 c1

      c1 -------------|t1

      c2 -------|t2 ------------|t3

      而对于算法1而言:

      c1 -------------|t1-----------|t3

      c2 -------|t2

      其他开始时间在 t3

      之前的元素将会被放入 c2 ,并且这些元素的开始时间一定 >t1 ,所以放入 c1 和放入c1 对算法最终的效果没有影响。因此,贪心策略成立

      2.3 时间复杂度分析

      下面简单分析一下这个题目的三种解法:

      • 算法1解法1 将元素放入set中
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