2013S_2:火柴排队

洛谷:P1966
OJ: P5973

这个问题可以通过排序和贪心策略来解决。我们要使两列火柴之间的距离 ∑ni=1(ai−bi)² 最小,而距离的平方和取决于对应元素之间的差值。为此,我们需要将每列的火柴高度进行排序,并最小化每个 ai 和 bi 的差值。对于最少的交换次数,可以将火柴的高度按照原位置映射到目标位置,利用求逆序数的方法计算最少交换次数。使用归并排序来计算逆序数。

代码实现:

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 * Description: 2013年提高组第二题  火柴排队
 * Author: Alex Li
 * Date: 2024-10-11 22:47:16
 * LastEditTime: 2024-10-11 22:47:22
****************************************************************/
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;

const int MOD = 99999997;
long long n, ans = 0;
int x[1000005], p[1000005]; // 记录火柴的序号映射
struct Fire {
    int height, index;
} l1[1000005], l2[1000005];

// 比较函数,按火柴的高度升序排列
bool cmp1(Fire a, Fire b) {
    return a.height < b.height;
}

// 归并排序计算逆序数
void mergeSort(int left, int right) {
    if (left == right) return;
    int mid = (left + right) / 2;
    
    // 递归对左右区间进行归并排序
    mergeSort(left, mid);
    mergeSort(mid + 1, right);
    
    int i = left, j = mid + 1, k = left;
    
    // 临时数组p用于存储排序结果
    while (i <= mid && j <= right) {
        if (x[i] <= x[j]) {
            p[k++] = x[i++];
        } else {
            p[k++] = x[j++];
            ans = (ans + (mid - i + 1)) % MOD; // 计算逆序对的数量
        }
    }
    
    // 将剩余元素归并
    while (i <= mid) p[k++] = x[i++];
    while (j <= right) p[k++] = x[j++];
    
    // 将结果拷贝回原数组
    for (int i = left; i <= right; i++) {
        x[i] = p[i];
    }
}

int main() {
    scanf("%lld", &n);
    
    // 读取第一列火柴高度
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        scanf("%d", &l1[i].height);
        l1[i].index = i; // 记录原始位置
    }
    
    // 读取第二列火柴高度
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        scanf("%d", &l2[i].height);
        l2[i].index = i; // 记录原始位置
    }
    
    // 按高度对两列火柴排序
    sort(l1 + 1, l1 + n + 1, cmp1);
    sort(l2 + 1, l2 + n + 1, cmp1);
    
    // 根据排序后的第二列火柴,建立第一列火柴的映射
    for (int i = 1; i <= n; i++) {
        x[l2[i].index] = l1[i].index; // 将 l1 映射到 l2 的顺序
    }
    
    // 调用归并排序,计算逆序数
    mergeSort(1, n);
    
    // 输出结果:最少交换次数对 MOD 取模
    printf("%lld\n", ans % MOD);
    
    return 0;
}
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