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P1873 [COCI 2011/2012 #5] EKO / 砍树

题目描述

伐木工人 Mirko 需要砍 \(M\) 米长的木材。对 Mirko 来说这是很简单的工作,因为他有一个漂亮的新伐木机,可以如野火一般砍伐森林。不过,Mirko 只被允许砍伐一排树。

Mirko 的伐木机工作流程如下:Mirko 设置一个高度参数 \(H\)(米),伐木机升起一个巨大的锯片到高度 \(H\),并锯掉所有树比 \(H\) 高的部分(当然,树木不高于 \(H\) 米的部分保持不变)。Mirko 就得到树木被锯下的部分。例如,如果一排树的高度分别为 \(20,15,10\)\(17\),Mirko 把锯片升到 \(15\) 米的高度,切割后树木剩下的高度将是 \(15,15,10\)\(15\),而 Mirko 将从第 \(1\) 棵树得到 \(5\) 米,从第 \(4\) 棵树得到 \(2\) 米,共得到 \(7\) 米木材。

Mirko 非常关注生态保护,所以他不会砍掉过多的木材。这也是他尽可能高地设定伐木机锯片的原因。请帮助 Mirko 找到伐木机锯片的最大的整数高度 \(H\),使得他能得到的木材至少为 \(M\) 米。换句话说,如果再升高 \(1\) 米,他将得不到 \(M\) 米木材。

输入格式

\(1\)\(2\) 个整数 \(N\)\(M\)\(N\) 表示树木的数量,\(M\) 表示需要的木材总长度。

\(2\)\(N\) 个整数表示每棵树的高度。

输出格式

\(1\) 个整数,表示锯片的最高高度。

输入输出样例 #1

输入 #1

4 7
20 15 10 17

输出 #1

15

输入输出样例 #2

输入 #2

5 20
4 42 40 26 46

输出 #2

36

说明/提示

对于 \(100\%\) 的测试数据,\(1\le N\le10^6\)\(1\le M\le2\times10^9\),树的高度 \(\le 4\times 10^5\),所有树的高度总和 \(>M\)


解题思路

1️⃣ 问题本质

你要找一个锯片高度 H,使得:

  • 砍下来的木材 ≥ M
  • 并且 H 尽可能大

👉 本质是:

在所有满足条件的 H 中,找最大值

2️⃣ 木材计算方式

对于一棵树高度 a[i]

  • 如果 a[i] > H → 贡献 a[i] - H
  • 否则 → 贡献 0

总木材:

sum = Σ max(0, a[i] - H)

3️⃣ 单调性分析(核心!)

H 变化时:

H 增大 结果
锯得更高 砍得更少
总木材 ↓ 单调递减

👉 得到关键性质:

H 越大,sum 越小(单调递减)

4️⃣ 二分的正确性

我们要找:

最大的 H,使得 sum ≥ M

根据单调性:

H 小 —— sum 很大 —— 一定满足
H 大 —— sum 很小 —— 不满足

👉 存在一个“分界点”:

满足区间:   [0 ........ H*]
不满足区间: [H*+1 ......]

👉 这就是标准二分模型!

5️⃣ 二分区间确定

  • 最小高度:l = 0
  • 最大高度:r = max(a[i])

6️⃣ 判定函数 check(H)

如果 sum >= M → 当前 H 可行(还能再高)
如果 sum < M  → 当前 H 太高(要降低)

7️⃣ 二分过程(关键逻辑)

if (check(mid)) {
    ans = mid;     // 记录当前可行解
    l = mid + 1;   // 尝试更大的 H
} else {
    r = mid - 1;   // 降低 H
}

👉 为什么 l = mid + 1

因为我们要:

找“最大的可行值”

8️⃣ 举例理解

树:20 15 10 17,M = 7

H 木材
10 22
15 7 ✅
16 5 ❌

👉 答案是:

15(刚好满足且最大)

9️⃣ 时间复杂度

  • 二分:log(4e5) ≈ 20
  • 每次 check:O(n)

👉 总复杂度:

O(n log maxH)

可通过 n = 1e6


C++代码

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

const int N = 1e6 + 5;
int a[N];
int n;
long long M;

bool check(int H) {
    long long sum = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (a[i] > H)
            sum += (a[i] - H);
        if (sum >= M) return true; // 剪枝
    }
    return false;
}

int main() {
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(nullptr);

    cin >> n >> M;

    int maxh = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cin >> a[i];
        maxh = max(maxh, a[i]);
    }

    int l = 0, r = maxh;
    int ans = 0;

    while (l <= r) {
        int mid = (l + r) >> 1;

        if (check(mid)) {
            ans = mid;
            l = mid + 1;  // 找更大
        } else {
            r = mid - 1;  // 降低
        }
    }

    cout << ans;
    return 0;
}