Условие

Условие задачи отражает Вашу задачу: необходимо просто сложить числа. Но это будет унизительно если Вас попросят просто написать такую программу на языке C/C++ для заданного множества чисел. Давайте внесем в задачу оттенок изобретательности.

Введем понятие стоимости для операции сложения. Стоимость сложения двух чисел положим равным их сумме. Например, сложить числа $1$ и $10$ стоит $11$. Стоимость сложения $1,$ $2$ равна $3$. Складывать числа можно разными способами:

$1 + 2 = 3 \left(стоимость = 3\right), 3 + 3 = 6 \left(стоимость = 6\right), Всего = 9 $
$1 + 3 = 4 \left(стоимость = 4\right), 2 + 4 = 6 \left(стоимость = 6\right), Всего = 10 $
$2 + 3 = 5 \left(стоимость = 5\right), 1 + 5 = 6 \left(стоимость = 6\right), Всего = 11 $

Надеемся, Вы поняли Вашу задачу. Вам необходимо сложить все числа так, чтобы суммарная стоимость их сложения была наименьшая.

Входные данные

Начинаются целым числом $n (2 \leqslant n \leqslant 100000)$, за которым следуют $n$ целых неотрицательных чисел (все числа меньше $100000$).

Выходные данные

Вывести наименьшую стоимость сложения всех чисел.

Тесты

Ввод	Вывод
$4$ $10$ $12$ $13$ $11$	$92$
$5$ $100$ $11$ $8$ $30$ $12$	$272$
$4$ $2$ $2$ $2$ $2$	$16$
$6$ $1$ $2$ $3$ $4$ $5$ $6$	$51$

Код

#include <iostream>
#include <queue>
using namespace std;

int main() {
    priority_queue <long long> nums;
    long long n;
    cin >> n;
    long long number = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> number;
        nums.push(-number);
    }
    long long min_sum = 0;
    long long a = 0;
    long long b = 0;
    while ( !nums.empty() )
    {
        a = nums.top();
        nums.pop();
        if (nums.empty()) break;
        b = nums.top();
        nums.pop();
        min_sum -= a+b;
        nums.emplace(a+b);
        
    }
    cout << " " << min_sum;
    return 0;
}

#include <iostream>

#include <queue>

using namespace std;

int main() {

priority_queue <long long> nums;

long long n;

cin >> n;

long long number = 0;

for (int i = 0; i < n; i++) {

cin >> number;

nums.push(-number);

}

long long min_sum = 0;

long long a = 0;

long long b = 0;

while ( !nums.empty() )

{

a = nums.top();

nums.pop();

if (nums.empty()) break;

b = nums.top();

nums.pop();

min_sum -= a+b;

nums.emplace(a+b);

}

cout << " " << min_sum;

return 0;

}

Решение

Стоимость сложения всех чисел будет минимальной, если на каждом следующем шаге мы будем складывать два наименьшие числа из множества $A$, состоящего из данного ряда чисел и уже вычисленных «частичных сумм». Таким образом, каждый шаг цикла поиска минимальной стоимости сложения будет состоять из нахождения двух минимальных чисел из множества, удаления этих чисел из множества $A$ и добавления в него результата их суммирования. В специальную переменную $min\_sum$ будем также каждый раз добавлять результат этого суммирования. Таким образом, количество элементов во множестве будет с каждым шагом уменьшаться на одно, и в конце, когда в нем останется единственный элемент, переменная $min\_sum$ будет содержать искомую стоимость сложения всех чисел.

Реализовать такой код достаточно просто, если реализовать множество $A$ в виде очереди с приоритетом. Так как в задаче нужны минимальные элементы множества, а очередь располагает элементы в порядке их увеличения, то будем хранить в ней не сами элементы множества $A$, а противоположные им числа.

Ссылки

Условие на e-olymp.com
Код на ideone.com

Related Images:

Задача

Дана строка, после которой следует символ перехода на следующую строку (далее — endl. Вывести:

Код графа на языке DOT, иллюстрирующий кодирование символов строки;
Символы строки и соответствующие им коды Хаффмана;
Закодированную строку.

Входные данные

Некоторая последовательность символов и endl.

Выходные данные

Код графа на языке DOT, иллюстрирующий кодирование символов строки;
Символы строки и соответствующие им коды Хаффмана;
Закодированная строка.

Тест

Входные данные	Выходные данные
MOLOKO KIPIT	digraph G { "'MLO KITP', 12, code: ''" -> "'MLO', 5, code: '0'" [ label = "0" ]; "'MLO KITP', 12, code: ''" -> "' KITP', 7, code: '1'" [ label = "1" ]; "'MLO', 5, code: '0'" -> "'ML', 2, code: '00'" [ label = "0" ]; "'MLO', 5, code: '0'" -> "'O', 3, code: '01'" [ label = "1" ]; "'ML', 2, code: '00'" -> "'M', 1, code: '000'" [ label = "0" ]; "'ML', 2, code: '00'" -> "'L', 1, code: '001'" [ label = "1" ]; "' KITP', 7, code: '1'" -> "' K', 3, code: '10'" [ label = "0" ]; "' KITP', 7, code: '1'" -> "'ITP', 4, code: '11'" [ label = "1" ]; "' K', 3, code: '10'" -> "' ', 1, code: '100'" [ label = "0" ]; "' K', 3, code: '10'" -> "'K', 2, code: '101'" [ label = "1" ]; "'ITP', 4, code: '11'" -> "'I', 2, code: '110'" [ label = "0" ]; "'ITP', 4, code: '11'" -> "'TP', 2, code: '111'" [ label = "1" ]; "'TP', 2, code: '111'" -> "'T', 1, code: '1110'" [ label = "0" ]; "'TP', 2, code: '111'" -> "'P', 1, code: '1111'" [ label = "1" ]; } Codes of letters: 'O'(01) 'K'(101) 'I'(110) 'T'(1110) 'P'(1111) 'M'(000) 'L'(001) ' '(100) Encoded string: 00001001011010110010111011111101110

Входные данные

Выходные данные

MOLOKO KIPIT

digraph G {
"'MLO KITP', 12, code: ''" -> "'MLO', 5, code: '0'" [ label = "0" ];
"'MLO KITP', 12, code: ''" -> "' KITP', 7, code: '1'" [ label = "1" ];
"'MLO', 5, code: '0'" -> "'ML', 2, code: '00'" [ label = "0" ];
"'MLO', 5, code: '0'" -> "'O', 3, code: '01'" [ label = "1" ];
"'ML', 2, code: '00'" -> "'M', 1, code: '000'" [ label = "0" ];
"'ML', 2, code: '00'" -> "'L', 1, code: '001'" [ label = "1" ];
"' KITP', 7, code: '1'" -> "' K', 3, code: '10'" [ label = "0" ];
"' KITP', 7, code: '1'" -> "'ITP', 4, code: '11'" [ label = "1" ];
"' K', 3, code: '10'" -> "' ', 1, code: '100'" [ label = "0" ];
"' K', 3, code: '10'" -> "'K', 2, code: '101'" [ label = "1" ];
"'ITP', 4, code: '11'" -> "'I', 2, code: '110'" [ label = "0" ];
"'ITP', 4, code: '11'" -> "'TP', 2, code: '111'" [ label = "1" ];
"'TP', 2, code: '111'" -> "'T', 1, code: '1110'" [ label = "0" ];
"'TP', 2, code: '111'" -> "'P', 1, code: '1111'" [ label = "1" ];
}

Codes of letters:
'O'(01) 'K'(101) 'I'(110) 'T'(1110) 'P'(1111) 'M'(000) 'L'(001) ' '(100)

Encoded string:
00001001011010110010111011111101110

Код программы

#include <iostream>
#include <algorithm>
#include <vector>
#include <string>
using namespace std;

struct ltcode
{
    unsigned long long frequency;
    unsigned char letter;
    string code = "";
};

void zeroset(ltcode *c)
{
    for (unsigned int i = 0; i < 256; ++i)
    {
        c[i].frequency = 0;
        c[i].letter = i;
    }
}

bool f(ltcode x, ltcode y)
{
    if (x.frequency != y.frequency) return x.frequency > y.frequency;
    else return x.letter > y.letter;
}

struct B
{
    string list;
    int i;
    
    int left;
    int right;
    
    string code = "";
    
    B()
    {
        list = "";
        i = 0;
    }
};

void print_binary_tree(int num, vector <B> &tree)
{
    if (tree[num].list.size() > 1)
    {
        cout << "\"'" << tree[num].list << "', " << tree[num].i << ", code: \'" << tree[num].code << "\'\" -> \"'" << tree[tree[num].left].list << "', " << tree[tree[num].left].i << ", code: \'" << tree[tree[num].left].code << "\'\" [ label = \"0\" ];\n";
        cout << "\"'" << tree[num].list << "', " << tree[num].i << ", code: \'" << tree[num].code << "\'\" -> \"'" << tree[tree[num].right].list << "', " << tree[tree[num].right].i << ", code: \'" << tree[tree[num].right].code << "\'\" [ label = \"1\" ];\n";
        print_binary_tree(tree[num].left, tree);
        print_binary_tree(tree[num].right, tree);
    }
}

void print_tree_graph(vector <B> &tree)
{
    cout << "digraph G {\n";
    print_binary_tree(tree.size()-1, tree);
    cout << "}\n";
}

void huffman_encoding_in(int num, string code, vector <B> &tree, ltcode *letter_codes)
{
    tree[num].code = code;
    if (tree[num].list.size() > 1)
    {
        huffman_encoding_in(tree[num].left, code+"0", tree, letter_codes);
        huffman_encoding_in(tree[num].right, code+"1", tree, letter_codes);
    }
    else
    {
        for (int j = 0; ; ++j)
        {
            if (letter_codes[j].letter == tree[num].list[0])
            {
                letter_codes[j].code = code;
                break;
            }
        }
    }
}

void huffman_encoding(vector <B> &sorted_tree, ltcode *letter_codes)
{
    huffman_encoding_in(sorted_tree.size()-1, "", sorted_tree, letter_codes);
}

int main() {
    unsigned char c;
    string S;
    ltcode count[256], stringlinks[256];
    zeroset(count);

    while (scanf("%c", &c))
    {
        if (c == '\n') break;
        S += c;
        ++count[c].frequency;
    }
    sort(count, count+256, f);
    
    vector <B> tree;
    B tmp;
    tmp.list = "0";
    int j = 0, letter_amount;
    for (j = 0; (count[j].frequency); ++j)
    {
        tmp.i = count[j].frequency;
        tmp.list[0] = count[j].letter;
        tree.push_back(tmp);
    }
    int maxsize = j-1, size;
    
    sort(tree.begin(), tree.end(), [] (B a, B b)
    {
        if (a.i != b.i) return (a.i < b.i);
        else return (a.list.size() < b.list.size());
    });
    
    for (j = 0; size < maxsize;)
    {
        tmp.list = tree[j].list + tree[j+1].list;
        tmp.i = tree[j].i + tree[j+1].i;
        tmp.left = j;
        tmp.right = j+1;
        
        size = tmp.list.size();
        
        tree.push_back(tmp);
        j += 2;
        sort(tree.begin()+j, tree.end(), [] (B a, B b)
        {
            if (a.i != b.i) return (a.i < b.i);
            else return (a.list.size() < b.list.size());
        }
        );
    }
    huffman_encoding(tree, count);
    print_tree_graph(tree);
    cout << "\nCodes of letters:\n";
    for (j = 0; (count[j].frequency); ++j)
    {
        cout << '\'' << count[j].letter << "\'(" << count[j].code << ")  ";
        stringlinks[count[j].letter].code = count[j].code;
    }
    cout << "\n\nEncoded string:\n";
    for (unsigned int i = 0; i < S.size(); ++i)
    {
        cout << stringlinks[S[i]].code;
    }
    cout << '\n';
    return 0;
}

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

144

145

146

147

148

149

150

151

152

153

154

155

#include <iostream>

#include <algorithm>

#include <vector>

#include <string>

using namespace std;

struct ltcode

{

unsigned long long frequency;

unsigned char letter;

string code = "";

};

void zeroset(ltcode *c)

{

for (unsigned int i = 0; i < 256; ++i)

{

c[i].frequency = 0;

c[i].letter = i;

}

bool f(ltcode x, ltcode y)

{

if (x.frequency != y.frequency) return x.frequency > y.frequency;

else return x.letter > y.letter;

}

struct B

{

string list;

int i;

int left;

int right;

string code = "";

B()

{

list = "";

i = 0;

}

};

void print_binary_tree(int num, vector &tree)

{

if (tree[num].list.size() > 1)

{

cout << "\"'" << tree[num].list << "', " << tree[num].i << ", code: \'" << tree[num].code << "\'\" -> \"'" << tree[tree[num].left].list << "', " << tree[tree[num].left].i << ", code: \'" << tree[tree[num].left].code << "\'\" [ label = \"0\" ];\n";

cout << "\"'" << tree[num].list << "', " << tree[num].i << ", code: \'" << tree[num].code << "\'\" -> \"'" << tree[tree[num].right].list << "', " << tree[tree[num].right].i << ", code: \'" << tree[tree[num].right].code << "\'\" [ label = \"1\" ];\n";

print_binary_tree(tree[num].left, tree);

print_binary_tree(tree[num].right, tree);

}

void print_tree_graph(vector &tree)

{

cout << "digraph G {\n";

print_binary_tree(tree.size()-1, tree);

cout << "}\n";

}

void huffman_encoding_in(int num, string code, vector &tree, ltcode *letter_codes)

{

tree[num].code = code;

if (tree[num].list.size() > 1)

{

huffman_encoding_in(tree[num].left, code+"0", tree, letter_codes);

huffman_encoding_in(tree[num].right, code+"1", tree, letter_codes);

}

else

{

for (int j = 0; ; ++j)

{

if (letter_codes[j].letter == tree[num].list[0])

{

letter_codes[j].code = code;

break;

}

void huffman_encoding(vector &sorted_tree, ltcode *letter_codes)

{

huffman_encoding_in(sorted_tree.size()-1, "", sorted_tree, letter_codes);

}

int main() {

unsigned char c;

string S;

ltcode count[256], stringlinks[256];

zeroset(count);

while (scanf("%c", &c))

{

if (c == '\n') break;

S += c;

++count[c].frequency;

}

sort(count, count+256, f);

vector tree;

B tmp;

tmp.list = "0";

int j = 0, letter_amount;

for (j = 0; (count[j].frequency); ++j)

{

tmp.i = count[j].frequency;

tmp.list[0] = count[j].letter;

tree.push_back(tmp);

}

int maxsize = j-1, size;

sort(tree.begin(), tree.end(), [] (B a, B b)

{

if (a.i != b.i) return (a.i < b.i);

else return (a.list.size() < b.list.size());

});

for (j = 0; size < maxsize;)

{

tmp.list = tree[j].list + tree[j+1].list;

tmp.i = tree[j].i + tree[j+1].i;

tmp.left = j;

tmp.right = j+1;

size = tmp.list.size();

tree.push_back(tmp);

j += 2;

sort(tree.begin()+j, tree.end(), [] (B a, B b)

{

if (a.i != b.i) return (a.i < b.i);

else return (a.list.size() < b.list.size());

}

);

}

huffman_encoding(tree, count);

print_tree_graph(tree);

cout << "\nCodes of letters:\n";

for (j = 0; (count[j].frequency); ++j)

{

cout << '\'' << count[j].letter << "\'(" << count[j].code << ") ";

stringlinks[count[j].letter].code = count[j].code;

}

cout << "\n\nEncoded string:\n";

for (unsigned int i = 0; i < S.size(); ++i)

{

cout << stringlinks[S[i]].code;

}

cout << '\n';

return 0;

}

Решение задачи

Для начала считываем посимвольно строку и запоминаем её, параллельно запоминая частоты появлений символов в ней в массиве count. Останавливаем считывание, когда встречается endl. После этого отсортировуем массив count в порядке убывания частот.

После этого элементы массива count, которые имеют ненулевую частоту, преобразовываем в элементы вектора tree (при этом символы конвертируются в строки), который после сортируется в порядке возрастания частот. Затем обрабатываем массив по алгортиму Хаффмана, объединяя элементы вектора с номерами [latex]j[/latex], [latex]j+1[/latex] в новый (который будет представлять собой структуру из конкатенации строк ранее упомянутых элементов и суммы их частот, а так же номеров его «предков»). После этого вектор вновь сортируется по частотам/суммам частот в порядке возрастания начиная с номера[latex]j+2[/latex], при этом элементы, которые имеют больший размер строк будут иметь меньший приоритет.

Такой алгоритм приводит к тому, что элементы с меньшей частотой/суммой частот не затрагиваются при добавлении новых, и система индексов (условных указателей на «предков») не нарушается.

После этого, используя поиск в глубину, кодируем элементы массива tree, начиная с последнего (строка которого в результате использования алгоритма всегда оказывается объединением всех символов). Остальная часть решения поставленной задачи — вопрос техники.

Ссылки

Код программы на ideone.com.

C++ для приматов

Начальный курс программирования для студентов направления "Прикладная математика" Одесского национального университета имени И.И.Мечникова

Tag Archives: код Хаффмана

e-olymp 1228. Добавить все

Условие

Входные данные

Выходные данные

Тесты

Код

Решение

Ссылки

Related Images:

Код Хаффмана

Задача

Входные данные

Выходные данные

Тест

Код программы

Решение задачи

Ссылки

Related Images: