Mixing Milk---混合牛奶-USACO

1、题目

★Mixing Milk 混合牛奶 

牛奶包装是一个如此低利润的生意,所以尽可能低的控制初级产品(牛奶)的价格变的十分重要. 请帮助快乐的牛奶制造者(Merry Milk Makers)以可能的最廉价的方式取得他们所需的牛奶. 快乐的牛奶制造公司从一些农民那购买牛奶,每个农民卖给牛奶制造公司的价格不一定相同. 而且,如一只母牛一天只能生产一定量的牛奶,农民每一天只有一定量的牛奶可以卖. 
每天,快乐的牛奶制造者从每个农民那购买一定量的牛奶,少于或等于农民所能提供的最大值. 给出快乐牛奶制造者的每日的牛奶需求,连同每个农民的可提供的牛奶量和每加仑的价格,请计算快乐的牛奶制造者所要付出钱的最小值. 
注意: 
每天农民生产的牛奶的总数对快乐的牛奶制造者来说足够的. 
INPUT FORMAT
第 1 行:二个整数, N 和 M. 
第一个数值,N,(0<= N<=2,000,000)是快乐的牛奶制造者的一天需要牛奶的数量. 
第二个数值,M,(0<= M<=5,000)是他们可能从农民那买到的数目. 
第 2 到 M+1 行:每行二个整数,Pi 和 Ai. 
Pi(0<= Pi<=1,000) 是农民 i 牛奶的价格. 

Ai(0 <= Ai <= 2,000,000)是农民 i 一天能卖给快乐的牛奶制造者的牛奶数量.


2.解答

        可以使用贪心算法解答,每一步都寻找牛奶单价最低的农民,买走农民全部的牛奶,直到需要的牛奶N满足为止。所以本题可以抽象为寻找最小的K个数,只是这里的K并不确定而已。
        寻找最小的K个数可以使用直接搜索法,复杂度为O(n*k)。也可使用排序法,使用快速排序时间复杂度为O(nlogn + k)。也可使用堆排序,若K确定,可以构造大小为K的最大堆。引用July博客(http://blog.csdn.net/v_july_v/article/details/6370650)的原文为:
      用容量为k的最大堆存储最先遍历到的k个数,并假设它们即是最小的k个数,建堆费时O(k)后,有k1<k2<...<kmax(kmax设为大顶堆中最大元素)。继续遍历数列,每次遍历一个元素x,与堆顶元素比较,x<kmax,更新堆(用时logk),否则不更新堆。这样下来,总费时O(k+(n-k)*logk)= O(n*logk)。此方法得益于在堆中,查找等各项操作时间复杂度均为logk(不然,就如上述思路2所述:直接用数组也可以找出前k个小的元素,用时O(n*k))。
      由于此处K并不确定,使用最小堆,每次取出堆顶元素,并更新堆,时间为O(N + logN * K)。顺便复习下堆算法。
public class P1 {
	//构造堆
	List<milk> heap = new ArrayList<milk>();
	
	/**
	 * 建立堆
	 */
	public void buildHead(){
		for(int i = heap.size()/2 -1; i >= 0 ; i--){
			heapify(i);
		}
	}
	
	
	
	/**
	 * 获取堆顶元素的值
	 */
	public milk get(){
		if(heap.isEmpty())
			return null;
		return heap.get(0);
	}
	
	/**
	 * 删除堆顶元素
	 */
	public milk delete(){
		milk result = heap.get(0);
		heap.set(0,heap.get(heap.size() - 1));
		heap.remove(heap.size() -1);
		if(heap.isEmpty()){
			return result;
		}else{
			heapify(0);
			return result;
		}
			
	}
	
	/**
	 * 使删除堆顶元素的堆重新成为堆
	 * 使第i个元素下降
	 */
	public void heapify(int i){
		//孩子结点为2*i 和 2*i+1
		milk e = heap.get(i);
		Double element = heap.get(i).price;
		int child,j;
		for(j = i ; j < heap.size() ; j = child){
			child = 2 * j + 1;
			if((child + 1) < heap.size() && heap.get(child).price > heap.get(child + 1).price){
				child++;
			}
			if(child >= heap.size()){
				break;
			}
			if(element > heap.get(child).price){
				heap.set(j,heap.get(child));
			}else{
				break;
			}
		}
		heap.set(j, e);
	}
	
	
	
	
	
	public static void main(String[] args){
		P1 p = new P1();
		double money = 0;
		Scanner sc = new Scanner(System.in);
		int total = sc.nextInt();
		int n = sc.nextInt();
		for(int i = 0; i < n; i++){
			milk m = new milk();
			m.price = sc.nextDouble();
			m.count = sc.nextInt();
			p.heap.add(m);
		}
		p.buildHead();
		while(total > 0){
			milk temp = p.delete();
			if(total >= temp.count){
				total = total - temp.count;
				money = money + temp.count * temp.price;
			}else{
				money = money + total * temp.price;
				total = 0;
			}
		}
		System.out.println(money);
	}
	
}
	class milk{
		double price;
		int count;
	}



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