前言
由于笔者自认为网上有些题解显得不够清晰或严谨,故撰此文,来介绍另一种解法。
正题
传送门
解析:题目要求的是这样一个式子中
c[i]的最大值的最小值:
由于
ai,bi均为正数,所以
ci一定是递增的,故我们要求的即为
cn的最小值。
我们有一个结论:对于两位大臣
(ai,bi),(aj,bj),如果
min(ai,bj)≤min(aj,bi),那么我们将
(ai,bi)放在前面更优,证明如下(
2014年北京市高考理科数学第
20题第
2问):
c1=a1+b1
c2=max(c1,a1+a2)+b1=max(a1+b1,a1+a2)+b2
c2=max(a1+b1+b2,a1+a2+b2)
c3=max(c2,a1+a2+a3)+b3
c3=max(a1+b1+b2,a1+a2+b2,a1+a2+a3)+b3
c3=max(a1+b1+b2+b3,a1+a2+b2+b3,a1+a2+a3+b3)
综上,我们可以发现一个规律:
我们记
Sn(k)为
∑i=1kai+∑i=knbi
那么
ci=max(Si(1),Si(2),Si(3),...,Si(i))
但这只是我们找出来的规律,下面给出严谨证明:
我们考虑用一个
2∗n的矩阵来表示我们的序列
(a1,b1),(a2,b2),...,(an,bn)
以
c3为例,我们来画出这些走法,它们分别对应所有的
S:
⎣⎡a1↓b1→a2b2→a3b3⎦⎤
⎣⎡a1b1→a2↓b2→a3b3⎦⎤
⎣⎡a1b1→a2b2→a3↓b3⎦⎤
所以
cn在我们的矩阵里表示从
a1到
bn的
n条路径中
n+1个数字和的最大值。
我们用数学归纳法证明
ci=max(Si(1),Si(2),Si(3),...,Si(i)):
当
n=1时,
c1=max(S1(1)),显然成立。
假设当
n=k(k≥1)时,命题成立,即
ck=max(Sk(1),Sk(2),Sk(3),...,Sk(k))
那么当
n=k+1时,
ck+1=max(ck,a1+a2+...+ak+1)+bk+1
将
bk+1带入
max中
ck+1=max(ck+bk+1,a1+a2+...+ak+1+bk+1)
合并后面的项
ck+1=max(ck+bk+1,Sk+1(k+1))
将
ck拆开
ck+1=max(Sk(1)+bk+1,Sk(2)+bk+1,...,Sk(k)+bk+1,Sk+1(k+1))
按照
S的定义合并所有项
ck+1=max(Sk+1(1),Sk+1(2),...,Sk+1(k+1))
原命题得证。
下一步,我们来证明如果
min(ai,bj)≤min(aj,bi),那么我们将
(ai,bi)放在前面更优。
考虑上文提到的矩阵,我们对于一个矩阵
⎣⎡a1b1a2b2a3b3......anbn⎦⎤
我们如果调换两人的顺序,也就是调换矩阵中两列的顺序。
我们假设调换第
k列和第
k+1列,我们得到一个新矩阵
⎣⎡a1′b1′a2′b2′a3′b3′......an′bn′⎦⎤
其中
⎣⎡aibi⎦⎤=⎣⎡ai′bi′⎦⎤(1≤i≤n且i=k,i=k+1)
⎣⎡akbk⎦⎤=⎣⎡ak+1′bk+1′⎦⎤
⎣⎡ak+1bk+1⎦⎤=⎣⎡ak′bk′⎦⎤
我们记
Sn′(k)为
∑i=1kai′+∑i=knbi′,cn′=max(Sn′(1),Sn′(2),...,Sn′(n))
我们设
σ=Sn(k−1)=Sn′(k−1)=∑i=1k−1ai+∑i=k+2nbi=∑i=1k−1ai′+∑i=k+2nbi′,那么我们有:
Sn(k)=σ+ak+bk+bk+1
Sn(k+1)=σ+ak+ak+1+bk+1
Sn′(k)=σ+ak′+bk′+bk+1′=σ+ak+1+bk+1+bk
Sn′(k+1)=σ+ak′+ak+1′+bk+1′=σ+ak+1+ak+bk
记
m=min(ak,ak+1,bk,bk+1),M=max(Sn(k),Sn(k+1),Sn′(k),Sn′(k+1))
我们分别讨论
m的取值,
当
m=ak时,依照上文推出的
S,S′的表达式,
M=Sn′(k),所以
max(Sn′(k),Sn′(k+1))≥max(Sn(k),Sn(k+1)),即
cn′≥cn
其余三种情况同理。
最后我们得出当
m=ak或bk+1时,
cn≤cn′,所以不应交换。
当
m=ak+1或bk时,
cn≥cn′,此时应交换
k与k+1两列。
相邻两数间的情况可以方便的推广到任意两数交换的情况。
证毕。
从得到的式子
min(ai,bj)≤min(aj,bi)可以看出,我们只需按这个条件排序后模拟即可。
但是,我们这样做是不严谨的。考虑这样一组数据,
7 3
1 1
1 6
显然满足上式,答案输出是
17。
但是我们可以换一种排列方式也满足上式,
1 1
1 6
7 3
此时显然也满足,且答案为
12。
为什么会出现这种情况呢?
原因就是这个式子不满足传递性,交换一次这样的式子对后面确实不会产生什么影响,但如果多交换几次答案可能就会变。
我们考虑对于一些数,如果某一组数排在前面,那么其
ai必定越小越好,其
bi必定越大越好。
我们按照
a与b的大小关系将其分为
3组:
⎩⎪⎨⎪⎧ai<bi,aj<bj,按a升序排序①ai=bi,aj=bj,归入情况1中②ai>bi,aj>bj,按a降序排序③
由于题目中描述的式子是
ci=max(ci−1,∑i=1jaj)+bi,所以按照贪心的思路,我们先分情况在块内排序,再按照
①②③的顺序排序,之后模拟即可。
#include<bits/stdc++.h>
#define int long long
using namespace std;
struct Node{
int a,b,d;
}f[50005];
int c[50005];
bool cmp(Node x,Node y){
if(x.d!=y.d) return x.d<y.d;
if(x.d<=0) return x.a<y.a;
return x.b>y.b;
}
signed main(){
int T;
scanf("%lld",&T);
while(T--){
int n;
scanf("%lld",&n);
for(int i=1;i<=n;i++){
scanf("%lld%lld",&f[i].a,&f[i].b);
if(f[i].a>f[i].b) f[i].d=1;
if(f[i].a==f[i].b) f[i].d=0;
if(f[i].a<f[i].b) f[i].d=-1;
}
sort(f+1,f+n+1,cmp);
int s=0;
for(int i=1;i<=n;i++){
s+=f[i].a;
c[i]=max(c[i-1],s)+f[i].b;
}
cout<<c[n]<<endl;
}
}