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USACO 2024 January -- Gold (Nap Sort)

编辑:TT老师 发布时间:2025-02-28 浏览量:次
摘要:犀牛国际教育 · USACO金奖被视为一个很有分量的学术成就。获得该奖能够显著增加进入顶级夏校/一流大学的机会,尤其是像斯坦福大学、MIT、哈佛大学等院校。不久前结束的2025/一月考试,全美仅有12名
USACO金奖被视为一个很有分量的学术成就。获得该奖能够显著增加进入顶级夏校/一流大学的机会,尤其是像斯坦福大学、MIT、哈佛大学等院校。不久前结束的2025/一月考试,全美仅有12名同学获得认证(名单如下)。
题目给出的信息:已知Bessie 正在尝试使用自己的排序算法对一个整数数组进行排序。有一堆共 N (1≤N≤2⋅10^5 )个整数 a1,a2,…,aN (1≤ai≤10^11 ),Bessie将会按排序顺序将这些数放入一个单独的数组中。反复查找这堆数中的最小数,将其删除,同时将其添加到数组的末尾。Bessie 在 p 个数的堆中找到最小数需要花费 p 秒。 FJ命令了农场中其他一些奶牛帮助 Bessie 完成任务,奶牛很懒,然而 Bessie 利用了这一点,将整数分成两堆:Bessie 堆和助手堆。对于 Bessie 堆中的每个整数,会正常执行算法。对于助手堆中的每个整数,将其分配给不同的助手奶牛。FJ 有一个很大的农场,所以 Bessie 可以找来任意多的助手奶牛。如果助手收到整数 ai ,Bessie 会指示该牛小睡 ai 秒,并在醒来时立即将该整数添加到数组末尾。如果 Bessie 和一个助手同时向数组添加整数,Bessie 的整数将优先被添加。如果多个助手被分配了相同的整数,会同时将多个该整数添加到数组中。 使得最终得到的数组是排序的,问排序数组所需要的最小时间?输入:T         N         a1,a2,…,aN输出:排序数组所需要的最小时间时间复杂度: O(n) 或 O(nlogn)分析:根据题意,最终得到的数组是排序的,故我们需首先对于N个数字进行从小到大的排序。如果Bessie把所有数字分配给其他奶牛,则所需的时间即为N个数字中的最大值(amax)。如果Bessie分担部分工作,则工作中需要包括amax,否则,其所做为无用功,还不如不做。如果Bessie分配到的任务数为x,那么其共需x(x+1)/2秒来完成其任务。为确保Bessie可以承担amax的排序,则对于可能分配到的任务数(x)进行检测,即满足条件:index + 1 - # = N - x。这里,index指排序后的a1, a2, … , aN中数字的所在位置;#指x个数中在helpers最后数字前的总数。另外,因最终目的是获得最小可能时间,即min(x(x+1)/2,amax),满足条件的x值越小,越接近目标,故我们可以利用二分搜索算法(binary search algorithm)来找出这个x值。具体细节参照��的程序设计。举一例来说明,Input:1 62 5 100 1 4 5
首先排序后的数字为1 2 4 5 5 100,利用二分搜索算法(binary search algorithm),首先测试Bessie分配到的任务数为3,则其工作的时间分别为第3秒,第5秒,第6秒,helpers分配到1,2,5任务。故满足index + 1 - # = 4 + 1 - 2 = 6 - 3 = 3。任务6秒完成。再试更小的任务数2,则其工作的时间分别为第2秒,第3秒,helpers分配到1,5,5,100任务。无法满足条件。所以答案为6秒。
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