ACM/ICPC 之 優先級隊列+設置IO緩存區(TSH OJ-Schedule(任務調度))

一個裸的優先級隊列(最大堆)題，但也有其他普通隊列的做法。這道題我做了兩天，結果發現是輸入輸出太過頻繁，一直只能A掉55%的數據，其他都是TLE，如果將輸入輸出的數據放入緩存區，然后滿區輸出，可以將IO時間消耗降到很低。

 

任務調度(Schedule)

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描述

某高性能計算集群（HPC cluster）采用的任務調度器與眾不同。為簡化起見，假定該集群不支持多任務同時執行，故同一時刻只有單個任務處於執行狀態。初始狀態下，每個任務都由稱作優先級數的一個整數指定優先級，該數值越小優先級越高；若優先級數相等，則任務名ASCII字典順序低者優先。此后，CPU等資源總是被優先級數最小的任務占用；每一任務計算完畢，再選取優先級數最小下一任務。不過，這里的任務在計算結束后通常並不立即退出，而是將優先級數加倍（加倍計算所需的時間可以忽略）並繼續參與調度；只有在優先級數不小於2^32時，才真正退出

你的任務是，根據初始優先級設置，按照上述調度原則，預測一批計算任務的執行序列。

輸入

第一行為以空格分隔的兩個整數n和m，n為初始時的任務總數，m為所預測的任務執行序列長度，每行末尾有一個換行符

以下n行分別包含一個整數和一個由不超過8個小寫字母和數字組成的字符串。前者為任務的初始優先級數，后者為任務名。數字和字符串之間以空格分隔

輸出

最多m行，各含一個字符串。按執行次序分別給出執行序列中前m個任務的名稱，若執行序列少於m，那么輸出調度器的任務處理完畢前的所有任務即可。

Example

Input

3 3
1 hello
2 world
10 test

Output

hello
hello
world

限制

0 ≤ n ≤ 4,000,000

0 ≤ m ≤ 2,000,000

0 < 每個任務的初始優先級 < 2^32

不會有重名的任務

時間：2 sec

內存：512 MB

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　　解題思路：

　　　　首先是優先級隊列（最大堆），關於該問題的討論，可以參見我第一篇文章 算法手記 之 數據結構（堆）(POJ 2051)

　　　　建堆算法和插入算法在聽過鄧俊輝老師的MOOC后進行了優化，批量建堆操作可以將時間度綜合效率經過下濾優化至O(N)，相對第一次接觸堆的時候有了較大的提高，手寫堆得代碼也可以因此變得更為簡潔。詳細算法參加下面的代碼。

　　　　其次是關於快速輸入輸出（FastIO），我在這里用結構體進行封裝，創建對象IO時可以完成構造函數的操作，包括stdin和stdout兩個流向，一個是最大400萬次輸入，一個是最大200萬次輸出，相信這樣可以將輸入輸出此時降至十位甚至個位數，將輸入輸出對時間的消耗降至極低的水平。

　　　　簡單介紹這里使用的一個設置文件緩存區的函數和另一個相似函數：

　　　　設置文件緩沖區函數
　　　　　　void setbuf(FILE *stream,char *buf);

　　　　　　void setvbuf(FILE *stream,char *buf,int type,unsigned size);
  　　　 這兩個函數將使得打開文件后，用戶可建立自己的文件緩沖區，而不使用fopen()函數打開文件設定的默認緩沖區。  

　　　　　　對於setbuf()函數，buf指出緩沖區長度，由stdio.h中定義的宏BUFSIZE的值決定，缺省為512字節。當buf為空時，setbuf函數將使的文件I/O不帶緩沖。

　　　　　　對setvbuf函數，則由malloc函數來分配緩沖區，參數size指明了緩沖區的長度。

　　　　type則表示了緩沖的類型，其值可以取如下值：

　　　　　　_IOFBF 文件全部緩沖，即緩沖區裝滿后，才能對文件讀寫
　　　　　　_IOLBF 文件行緩沖，即緩沖區接收到一個換行符時，才能對文件讀寫

　　　　　　_IONBF 文件不緩沖，此時忽略buf,size的值，直接讀寫文件，不再經過文件緩沖區緩沖

 

　　代碼的寫法模仿了一篇博客，在此表示感謝：terence-yang

　　具體代碼如下：

　　

//優先級隊列+快速輸入輸出(批量)
//Time: 1508Ms Memory: 109488K(No.20)
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;

#define MAX 4000005
#define LCHILD(x) ((x)<<1)
#define RCHILD(x) (((x)<<1) + 1)
#define PRIOR(A,x,y) (A[x]>A[y]?(x):(y))

int n, m;
const long long INF = (long long)1 << 32;    //優先級數上限
const int SIZE = 1 << 21;        //緩存區大小

/*快速輸入輸出緩存區設置*/
struct FastIO {
    char inbuf[SIZE];
    char outbuf[SIZE];
    FastIO() {
        setvbuf(stdin,inbuf,_IOFBF,SIZE);
        setvbuf(stdout,outbuf,_IOFBF,SIZE);
    }
}IO;

struct Task {
    char word[9];
    long long v;
    bool operator > (Task &a){        /*重載為優先級比較符*/
        return v < a.v || v == a.v && strcmp(word, a.word) < 0;
    }
}task[MAX];

/*在parent和child之間找到最高優先級代替parent*/
int replacePa(int x)
{
    int pa = x;
    if (RCHILD(x) <= n)
        pa = PRIOR(task, x, PRIOR(task, LCHILD(x), RCHILD(x)));
    else if (LCHILD(x) <= n)
        pa = PRIOR(task, x, LCHILD(x));
    return pa;
}

/*下濾(向下調整堆)*/
void percolateDown(int x)
{
    int rp = replacePa(x);
    while (rp != x) {
        swap(task[rp], task[x]);
        x = rp;
        rp = replacePa(x);
    }
}

/*批量建堆(堆積)*/
void heapify()
{
    for (int i = n / 2; i >= 1; i--)
        percolateDown(i);
}

int main()
{
    scanf("%d%d", &n, &m);
    for (int i = 1; i <= n; i++)
        scanf("%lld%s", &task[i].v, task[i].word);
    heapify();

    for (int i = 0; n && i < m; i++)
    {
        printf("%s\n", task[1].word);
        task[1].v *= 2;
        if (task[1].v >= INF)
            task[1] = task[n--];
        percolateDown(1);
    }

    return 0;
}