#xLYHDPybttg050602. 1607:【 例 2】任务安排 2

1607:【 例 2】任务安排 2

好的,我将这道题整理为清晰的题面格式,并补充样例解释、数据范围与时空限制:


题目描述

NN 个任务排成一个序列在一台机器上等待执行,它们的顺序不得改变。机器会把这 NN 个任务分成若干批,每一批包含连续的若干个任务。从时刻 00 开始,任务被分批加工,执行第 ii 个任务所需的时间是 TiT_i。另外,在每批任务开始前,机器需要 SS 的启动时间,故执行一批任务所需的时间是启动时间 SS 加上每个任务所需时间之和。

一个任务执行后,将在机器中稍作等待,直至该批任务全部执行完毕。也就是说,同一批任务将在同一时刻完成。每个任务的费用是它的完成时刻乘以一个费用系数 CiC_i

请为机器规划一个分组方案,使得总费用最小。


输入格式

第一行一个整数 NN

第二行一个整数 SS

接下来 NN 行,每行两个正整数 Ti,CiT_i, C_i,表示第 ii 个任务单独完成所需的时间是 TiT_i 及其费用系数 CiC_i


输出格式

输出一个整数,表示最小的总费用。


样例

样例输入

5
1
1 3
3 2
4 3
2 3
1 4

样例输出

153

样例说明

与上一题(任务安排 1)样例相同,数据规模扩大。

N=5,S=1N=5, S=1,任务数据:

  • 任务1: T=1, C=3
  • 任务2: T=3, C=2
  • 任务3: T=4, C=3
  • 任务4: T=2, C=3
  • 任务5: T=1, C=4

最优分组方案为 {1,2},{3},{4,5}\{1,2\}, \{3\}, \{4,5\},总费用 153153(计算过程同上一题)。


数据范围

对于全部数据:

  • 1N1041 \le N \le 10^4
  • 0S500 \le S \le 50
  • 1Ti,Ci1001 \le T_i, C_i \le 100

时空限制

  • 时间:1000 ms1000 \text{ ms}
  • 内存:524288 KB524288 \text{ KB}

提示
此题为 任务安排 问题的优化版本,数据范围增大到 N104N \le 10^4,需要 O(NlogN)O(N \log N)O(N)O(N) 解法。

在上一题(任务安排 1)中,转移方程为:

$$dp[i] = \min_{0 \le j < i} \left\{ dp[j] + \text{sumT}[i] \times (\text{sumC}[i] - \text{sumC}[j]) + S \times (\text{sumC}[N] - \text{sumC}[j]) \right\}$$

其中 sumT[i]=k=1iTk\text{sumT}[i] = \sum_{k=1}^i T_ksumC[i]=k=1iCk\text{sumC}[i] = \sum_{k=1}^i C_k

展开

$$dp[i] = \min_{0 \le j < i} \left\{ dp[j] - (\text{sumT}[i] + S) \times \text{sumC}[j] \right\} + \text{sumT}[i] \times \text{sumC}[i] + S \times \text{sumC}[N]$$

A[i]=sumC[i]A[i] = \text{sumC}[i],$B[i] = dp[i] - (\text{sumT}[i] + S) \times \text{sumC}[i]$,则转移变为:

$$dp[i] = \min_{0 \le j < i} \left\{ B[j] + (\text{sumT}[i] + S) \times A[j] \right\} + \text{sumT}[i] \times \text{sumC}[i] + S \times \text{sumC}[N]$$

这是形如 dp[i]=min{b[j]+ka[j]}dp[i] = \min\{ b[j] + k \cdot a[j] \} 的形式,可以用 斜率优化(凸包优化)将复杂度从 O(N2)O(N^2) 降为 O(N)O(N)

斜率优化: 设对于 j1<j2j_1 < j_2,决策 j2j_2 优于 j1j_1 的条件为:

$$\frac{B[j_2] - B[j_1]}{A[j_2] - A[j_1]} \le \text{sumT}[i] + S$$

由于 sumT[i]+S\text{sumT}[i] + S 单调递增(Ti>0T_i > 0),A[i]=sumC[i]A[i] = \text{sumC}[i] 单调递增(Ci>0C_i > 0),因此可以用单调队列维护下凸包。

步骤

  1. 计算前缀和 sumT[i]\text{sumT}[i], sumC[i]\text{sumC}[i]
  2. 初始化队列,将 j=0j=0 入队(对应 A[0]=0,B[0]=0A[0]=0, B[0]=0);
  3. 遍历 ii11NN
    • 若队首两点斜率 sumT[i]+S\le \text{sumT}[i] + S,则队首决策优于队首下一个,弹出队首;
    • 取队首作为最优决策 jj,计算 dp[i]dp[i]
    • (A[i],B[i])(A[i], B[i]) 加入队尾,维护凸包性质:若队尾两点与 ii 形成上凸,则弹出队尾;
  4. 输出 dp[N]dp[N]

复杂度 O(N)O(N)

注意:本题 Ti,CiT_i, C_i 为正,前缀和单调递增,斜率优化条件满足。如果 TiT_i 可能为负数(本题没有),则需要二分查找最优决策点。