AcWing 393 雇佣收银员
一、题目分析
因为求解的是最小值所以需要使用单源最长路径来求解，对于差分约束的题目难点在于找全题目中涉及到的不等式关系，我们使用:
-
\(num[0]\)，\(num[1]\)，\(num[2]\)...\(num[23]\) 表示\(i\)点可以来工作的人数
-
\(x_0，x_1，x_2....x_{23}\) 表示从\(i\)点来的人中选择的人数
根据题目的描述可以得到下面的不等式关系：
① \(0 <= x_i <= num[i]，0 <= i <= 23\)
每个时间点\(i\),选中的人数，必然小于等于可选的人数。
② \(x_i-7 + x_i-6 + x_i-5 + ... +x_i >= r_i，0 <= i <= 23\)
每一个时刻\(i\)都需要满足对应的收银员的数目。因为每个员工工作时间最长是\(8\)小时，那么如果在\(i\)这个时刻他还在工作岗位上，那么他一定是在最近\(8\)个小时内上岗的，即\(x_i-7,x_i-6,...,x_i\)时上岗。
对于②不是差分约束的标准形式，但是可以发现其实加的是一整段的和所以我们考虑前缀和来解决，前缀和就需要考虑将\(0\)这个位置空出来,所以将所有的位置都往后移动一位，使用\(S_i\)表示\(x_1 + x_2 + ... x_i\)，其中\(S_0 = 0\)，我们可以使用关于\(S\)的表达式来表示①②:
对于①可以得到：
\(0 <= S_i - S_{i-1} <= num[i]，1 <= i <= 24\)
对于②因为是连续工作八小时所以需要分段来看，我们以\(8\)作为分界线分为两段：
- \(S_i - S_{i-8} >= r_i,i >= 8\)
- \(S_i + S_{24} - S_{i+16} >= r_i,0 < i < 8\)
可以找一下规律，凑够八段就行
因为求解的是最小值所以使用最长路径来求解，也即需要将不等式整理成\(x_i >= x_j + c_k\)的形式，整理一下上面的不等式得到：
-
\(S_i >= S_{i-1} + 0\)
-
\(S_{i-1} >= S_i - num[i]\)
-
\(S_i >= S_{i-8} + r_i，8 <= i<= 24\)
-
\(S_i >= S_{i+16} - S_{24} + r_i，0 < i < 8\)
但是这里对于第四个式子可以发现有三个变量，其中\(S_{24}\)也属于一个变量，对于这种问题一般枚举\(S_{24}\)的范围，这样\(S_{24}\)就相当于是一个常量了，由题目可知\(N\)最多为\(1000\)，所以枚举\(0 \sim 1000\)即可，当\(S_{24}\)固定之后那么需要在建图的时候体现这个限制，也即\(S_{24} = c <==> S_{24} >= c\) \(and\) \(S_{24} <= c\)，即\(S_{24} >= S_0 + c\) \(and\) \(S_0 >= S_{24} - c\)，在建图的时候不等号右边的节点往左边的节点连一条权重为\(c\)的边即可。
二、枚举
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 30, M = 100;
int n; // n个合格的申请人申请岗位
int r[N]; //各个时间段需要的人员数量
int num[N]; //第i个申请人可以从num[i]时刻开始连续工作8小时
int dist[N]; //最长距离,本题是求“最少需要雇佣”，所以是最长路
int cnt[N]; //用于判正环（最长路）
bool st[N]; // spfa专用是否在队列中的标识
//邻接表
int e[M], h[N], idx, w[M], ne[M];
void add(int a, int b, int c) {
e[idx] = b, ne[idx] = h[a], w[idx] = c, h[a] = idx++;
}
//建图
void build(int c) {
//每次清空邻接表
memset(h, -1, sizeof h);
idx = 0;
// s(i):从1点到i点，需要雇佣的人员数量
for (int i = 1; i <= 24; i++) {
add(i - 1, i, 0); // s(i) >= s(i-1) + 0
add(i, i - 1, -num[i]); // s(i-1) >= s(i)-num[i]
}
// s(i) >= s(i-8) + r(i)
for (int i = 8; i <= 24; i++) add(i - 8, i, r[i]);
// s(i)>=s(i+16)−s(24)+r(i)
for (int i = 1; i <= 7; i++) add(i + 16, i, -c + r[i]);
// s24的引入，需要再加两个不等式 s(24)=c
add(0, 24, c);
// s(24)>=c -> s(24) >= c +s(0)
// -> s(24) >= s(0) + c
add(24, 0, -c);
// s(24)<=c -> s(24) <= c +s(0)
// -> s(0) >= s(24) -c
}
// spfa找正环
bool spfa(int c) {
build(c); //建图
//每次初始化
memset(st, 0, sizeof st);
memset(cnt, 0, sizeof cnt);
memset(dist, -0x3f, sizeof dist);
queue<int> q;
//超级源点大法好~
for (int i = 0; i <= 24; i++) {
q.push(i);
st[i] = true;
}
while (q.size()) {
int t = q.front();
q.pop();
st[t] = false;
for (int i = h[t]; ~i; i = ne[i]) {
int u = e[i];
if (dist[u] < dist[t] + w[i]) { //最长路
dist[u] = dist[t] + w[i];
cnt[u] = cnt[t] + 1;
// 一共25个点，发现正环了则返回false
if (cnt[u] >= 25) return false;
if (!st[u]) {
q.push(u);
st[u] = true;
}
}
}
}
return true;
}
int main() {
int T;
cin >> T;
while (T--) {
//各个时间段收银员最小需求数量的清单
//这里为了使用前缀和，向后进行了错一位操作
for (int i = 1; i <= 24; i++) cin >> r[i];
cin >> n; // n个合格的申请人申请岗位
memset(num, 0, sizeof num); //多组测试数据，所以需要每次清零
for (int i = 0; i < n; i++) {
int t;
cin >> t;
// 申请人可以从num[t+1]时刻开始连续工作8小时
num[t + 1]++; //++代表这个时段可以干活的人数+1
}
//枚举0~1000所有点，找到最小的
bool success = false;
for (int i = 0; i <= 1000; i++)
if (spfa(i)) {
cout << i << endl;
success = true;
break;
}
if (!success) puts("No Solution");
}
return 0;
}
三、二分
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int N = 30, M = 100;
int n; // n个合格的申请人申请岗位
int r[N]; //各个时间段需要的人员数量
int num[N]; //第i个申请人可以从num[i]时刻开始连续工作8小时
int dist[N]; //最长距离,本题是求“最少需要雇佣”，所以是最长路
int cnt[N]; //用于判正环（最长路）
bool st[N]; // spfa专用是否在队列中的标识
//邻接表
int e[M], h[N], idx, w[M], ne[M];
void add(int a, int b, int c) {
e[idx] = b, ne[idx] = h[a], w[idx] = c, h[a] = idx++;
}
//建图
void build(int c) {
//每次清空邻接表
memset(h, -1, sizeof h);
idx = 0;
// s(i):从1点到i点，需要雇佣的人员数量
for (int i = 1; i <= 24; i++) {
add(i - 1, i, 0); // s(i) >= s(i-1) + 0
add(i, i - 1, -num[i]); // s(i-1) >= s(i)-num[i]
}
// s(i) >= s(i-8) + r(i)
for (int i = 8; i <= 24; i++) add(i - 8, i, r[i]);
// s(i)>=s(i+16)−s(24)+r(i)
for (int i = 1; i <= 7; i++) add(i + 16, i, -c + r[i]);
// s24的引入，需要再加两个不等式 s(24)=c
add(0, 24, c);
// s(24)>=c -> s(24) >= c +s(0)
// -> s(24) >= s(0) + c
add(24, 0, -c);
// s(24)<=c -> s(24) <= c +s(0)
// -> s(0) >= s(24) -c
}
// spfa找正环
bool spfa(int c) {
build(c); //建图
//每次初始化
memset(st, 0, sizeof st);
memset(cnt, 0, sizeof cnt);
memset(dist, -0x3f, sizeof dist);
queue<int> q;
//超级源点大法好~
for (int i = 0; i <= 24; i++) {
q.push(i);
st[i] = true;
}
while (q.size()) {
int t = q.front();
q.pop();
st[t] = false;
for (int i = h[t]; ~i; i = ne[i]) {
int u = e[i];
if (dist[u] < dist[t] + w[i]) { //最长路
dist[u] = dist[t] + w[i];
cnt[u] = cnt[t] + 1;
// 一共25个点，发现正环了则返回false
if (cnt[u] >= 25) return false;
if (!st[u]) {
q.push(u);
st[u] = true;
}
}
}
}
return true;
}
int main() {
int T;
cin >> T;
while (T--) {
//各个时间段收银员最小需求数量的清单
//这里为了使用前缀和，向后进行了错一位操作
for (int i = 1; i <= 24; i++) cin >> r[i];
cin >> n; // n个合格的申请人申请岗位
memset(num, 0, sizeof num); //多组测试数据，所以需要每次清零
for (int i = 0; i < n; i++) {
int t;
cin >> t;
// 申请人可以从num[t+1]时刻开始连续工作8小时
num[t + 1]++; //++代表这个时段可以干活的人数+1
}
// 二分总人数
int l = 0, r = n;
//雇佣的人员，最少是0，最多是1000
//人员雇佣的越多，肯定越能满足用工要求，但成本会高
//所以，存在单调性，可以二分
while (l < r) {
int mid = l + (r - l >> 1); //这么写是为了防止溢出
if (spfa(mid)) //如果不等式组有解，向左逼近
r = mid;
else
l = mid + 1; //无解向右逼近
}
if (!spfa(l)) //如果最终计算出来的结果还是无解，那就是无解
puts("No Solution");
else
cout << l << endl; //输出最小值
}
return 0;
}
