题目

笔者使用来自于acwing-148. 合并果子这题来对哈夫曼树的构建及其使用做出声明

在一个果园里,达达已经将所有的果子打了下来,而且按果子的不同种类分成了不同的堆。

达达决定把所有的果子合成一堆。

每一次合并,达达可以把两堆果子合并到一起,消耗的体力等于两堆果子的重量之和。

可以看出,所有的果子经过 n−1 次合并之后,就只剩下一堆了。

达达在合并果子时总共消耗的体力等于每次合并所耗体力之和。

因为还要花大力气把这些果子搬回家,所以达达在合并果子时要尽可能地节省体力。

假定每个果子重量都为 1,并且已知果子的种类数和每种果子的数目,你的任务是设计出合并的次序方案,使达达耗费的体力最少,并输出这个最小的体力耗费值。

例如有 33种果子,数目依次为 1,2,9。

可以先将 1、2堆合并,新堆数目为 3,耗费体力为 3。

接着,将新堆与原先的第三堆合并,又得到新的堆,数目为 12,耗费体力为 12。

所以达达总共耗费体力=3+12=15。

可以证明 15 为最小的体力耗费值。

输入格式

输入包括两行,第一行是一个整数 n,表示果子的种类数。

第二行包含 n 个整数,用空格分隔,第 i 个整数 ai 是第 i 种果子的数目。

输出格式

输出包括一行,这一行只包含一个整数,也就是最小的体力耗费值。

输入数据保证这个值小于 231。

数据范围

1≤n≤10000
1≤ai≤20000

输入样例:

1
2
3 
1 2 9

输出样例:

1
15

笔者解析

本题实际上是哈夫曼树的应用题目,原理与哈夫曼树相似,即每次找两个最小堆合并成一堆,最终得到最小花费。最终的值的大小为个子叶*度(子叶的高度或者说子叶在的层数减一)

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笔者代码

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import java.io.*;
import java.util.PriorityQueue;

public class Main {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//定义一个小根堆
PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
//定义读写变量
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
//输入数据个数
int n = Integer.parseInt(reader.readLine());
//输入具体数据
String []s = reader.readLine().split(" ");
for (int i = 0; i < n; i++) {
queue.offer(Integer.parseInt(s[i]));
}

//开始构建哈夫曼树
int ans = 0,a,b;
//当最终只剩下一个数据的时候,极为最小力气花费量
while (queue.size()>1){
//取最小的两个数据,最小数据在堆顶,用掉并删除,再添加两个较小数据的和进入堆中
a=queue.poll();
b=queue.poll();
ans =ans+a+b;
queue.add(a+b);
}

//输出答案
writer.write(ans+" ");
writer.flush();
writer.close();
reader.close();
}
}

闫式C++版本

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#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <queue>

using namespace std;

int main()
{
int n;
scanf("%d", &n);

priority_queue<int, vector<int>, greater<int>> heap;
while (n -- )
{
int x;
scanf("%d", &x);
heap.push(x);
}

int res = 0;
while (heap.size() > 1)
{
int a = heap.top(); heap.pop();
int b = heap.top(); heap.pop();
res += a + b;
heap.push(a + b);
}

printf("%d\n", res);
return 0;
}

作者:yxc
链接:https://www.acwing.com/solution/content/3258/
来源:AcWing