PS:参考了黄源河的论文《左偏树的特点及其应用》
题目描述:给定一个整数序列\(a_1, a_2, … , a_n\),求一个递增序列\(b_1 < b_2 < … < b_n\),使得序列\(a_i\)和\(b_i\)的各项之差的绝对值之和 \(|a_1 - b_1| + |a_2 - b_2| + … + |a_n - b_n|\) 最小。
不难发现两条性质:
①:若原序列a满足\(a_1 < a_2 < … < a_n\),显然最优情况为\(b_i=a_i\)
②:若原序列a满足\(a_1 > a_2 > … > a_n\),显然最优情况为\(b_{mid}=x\)(x为a中位数)
有了上述的两种情况,不难发现,整个a序列是尤一些单调区间组成。
所以我们可以将原序列a拆成若干个单调区间,最后再将答案合并。
那两段区间的答案怎么合并呢?
我们可以重新找一个中位数来合并即可。
不断的找中位数,不难想到这道题,可是那道题是一个一个加入进堆,而现在我们要解决的是将两个堆合并来找中位数,直接上二叉堆合并复杂度为\(O(n)\),所以不难想到可并堆(这里使用左偏树)。
假设我们已经找到前k个数的最优解,队列中有\(cnt\)段区间,每段区间最优解为\(w_1,w_2,…,w_{cnt}\),现在要加入\(a_{k+1}\),并更新队列。
首先把\(a_{k+1}\)加入队尾,令\(w_{cnt+1}=a_{k+1}\),如果\(w_{cnt}>w_{cnt+1}\),就将最后两个区间合并,并找出新区间的最优解。重复上述过程,直至满足\(w\)单调递增。
注意:题目要求的是一个递增序列b,可以用减下标来实现(即输入时把每个数都减去对应下标,输出时加上),这样就可以将递增序列转化成不下降序列,这样就可以保证每一段区间的序列b不一样了(原本有很多连续一段区间全是中位数,不能保证递增)。
代码如下:
#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
#define il inline
#define re register
#define debug printf("Now is Line : %d\n",__LINE__)
#define file(a) freopen(#a".in","r",stdin);freopen(#a".out","w",stdout)
#define ll long long
#define mod 1000000007
il int read()
{
re int x=0,f=1;re char c=getchar();
while(c<'0'||c>'9') {if(c=='-') f=-1;c=getchar();}
while(c>='0'&&c<='9') x=x*10+c-48,c=getchar();
return x*f;
}
#define _ 1000006
int n,dis[_],ch[_][2],cnt;
ll a[_],b[_],ans;
struct node{int root,ls,rs,size,val;}e[_];
il int merge(int x,int y)
{
if(!x||!y) return x+y;
if(a[x]<a[y]||(a[x]==a[y]&&x>y)) swap(x,y);
ch[x][1]=merge(ch[x][1],y);
if(dis[ch[x][0]]<dis[ch[x][1]]) swap(ch[x][0],ch[x][1]);
dis[x]=dis[ch[x][1]]+1;
return x;
}
int main()
{
n=read(); dis[0]=-1;
for(re int i=1;i<=n;++i) a[i]=read()-i;
for(re int i=1;i<=n;++i)
{
e[++cnt]=(node){i,i,i,1,a[i]};
while(cnt>1&&e[cnt].val<e[cnt-1].val)
{
--cnt;
e[cnt].root=merge(e[cnt].root,e[cnt+1].root);
e[cnt].size+=e[cnt+1].size;
e[cnt].rs=e[cnt+1].rs;
while(e[cnt].size*2>e[cnt].rs-e[cnt].ls+2)
{
--e[cnt].size;
e[cnt].root=merge(ch[e[cnt].root][0],ch[e[cnt].root][1]);
}
e[cnt].val=a[e[cnt].root];
}
}
for(re int i=1;i<=cnt;++i)
{
for(re int j=e[i].ls;j<=e[i].rs;++j)
{
b[j]=e[i].val;
ans+=abs(a[j]-b[j]);
}
}
printf("%lld\n",ans);
for(re int i=1;i<=n;++i) printf("%lld ",b[i]+i);
return 0;
}