ACM/ICPC 之 优先级队列+设置IO缓存区(TSH OJ-Schedule(任务调度))

一个裸的优先级队列(最大堆)题，但也有其他普通队列的做法。这道题我做了两天，结果发现是输入输出太过频繁，一直只能A掉55%的数据，其他都是TLE，如果将输入输出的数据放入缓存区，然后满区输出，可以将IO时间消耗降到很低。

任务调度(Schedule)

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描述

某高性能计算集群（HPC cluster）采用的任务调度器与众不同。为简化起见，假定该集群不支持多任务同时执行，故同一时刻只有单个任务处于执行状态。初始状态下，每个任务都由称作优先级数的一个整数指定优先级，该数值越小优先级越高；若优先级数相等，则任务名ASCII字典顺序低者优先。此后，CPU等资源总是被优先级数最小的任务占用；每一任务计算完毕，再选取优先级数最小下一任务。不过，这里的任务在计算结束后通常并不立即退出，而是将优先级数加倍（加倍计算所需的时间可以忽略）并继续参与调度；只有在优先级数不小于2^32时，才真正退出

你的任务是，根据初始优先级设置，按照上述调度原则，预测一批计算任务的执行序列。

输入

第一行为以空格分隔的两个整数n和m，n为初始时的任务总数，m为所预测的任务执行序列长度，每行末尾有一个换行符

以下n行分别包含一个整数和一个由不超过8个小写字母和数字组成的字符串。前者为任务的初始优先级数，后者为任务名。数字和字符串之间以空格分隔

输出

最多m行，各含一个字符串。按执行次序分别给出执行序列中前m个任务的名称，若执行序列少于m，那么输出调度器的任务处理完毕前的所有任务即可。

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 < 每个任务的初始优先级 < 2^32

不会有重名的任务

时间：2 sec

内存：512 MB

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　　解题思路：

　　　　首先是优先级队列（最大堆），关于该问题的讨论，可以参见我第一篇文章 算法手记 之 数据结构（堆）(POJ 2051)

　　　　建堆算法和插入算法在听过邓俊辉老师的MOOC后进行了优化，批量建堆操作可以将时间度综合效率经过下滤优化至O(N)，相对第一次接触堆的时候有了较大的提高，手写堆得代码也可以因此变得更为简洁。详细算法参加下面的代码。

　　　　其次是关于快速输入输出（FastIO），我在这里用结构体进行封装，创建对象IO时可以完成构造函数的操作，包括stdin和stdout两个流向，一个是最大400万次输入，一个是最大200万次输出，相信这样可以将输入输出此时降至十位甚至个位数，将输入输出对时间的消耗降至极低的水平。

　　　　简单介绍这里使用的一个设置文件缓存区的函数和另一个相似函数：

　　　　设置文件缓冲区函数
　　　　　　void setbuf(FILE *stream,char *buf);

　　　　　　void setvbuf(FILE *stream,char *buf,int type,unsigned size);
  　　　 这两个函数将使得打开文件后，用户可建立自己的文件缓冲区，而不使用fopen()函数打开文件设定的默认缓冲区。  

　　　　　　对于setbuf()函数，buf指出缓冲区长度，由stdio.h中定义的宏BUFSIZE的值决定，缺省为512字节。当buf为空时，setbuf函数将使的文件I/O不带缓冲。

　　　　　　对setvbuf函数，则由malloc函数来分配缓冲区，参数size指明了缓冲区的长度。

　　　　type则表示了缓冲的类型，其值可以取如下值：

　　　　　　_IOFBF 文件全部缓冲，即缓冲区装满后，才能对文件读写
　　　　　　_IOLBF 文件行缓冲，即缓冲区接收到一个换行符时，才能对文件读写

　　　　　　_IONBF 文件不缓冲，此时忽略buf,size的值，直接读写文件，不再经过文件缓冲区缓冲

　　代码的写法模仿了一篇博客，在此表示感谢：terence-yang

　　具体代码如下：

　　

//优先级队列+快速输入输出(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;    //优先级数上限
const int SIZE = 1 << 21;        //缓存区大小

/*快速输入输出缓存区设置*/
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){        /*重载为优先级比较符*/
        return v < a.v || v == a.v && strcmp(word, a.word) < 0;
    }
}task[MAX];

/*在parent和child之间找到最高优先级代替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;
}

/*下滤(向下调整堆)*/
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(堆积)*/
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
", task[1].word);
        task[1].v *= 2;
        if (task[1].v >= INF)
            task[1] = task[n--];
        percolateDown(1);
    }

    return 0;
}