[NOI2015] 荷马史诗
题目背景
追逐影子的人,自己就是影子。 —— 荷马
题目描述
Allison 最近迷上了文学。她喜欢在一个慵懒的午后,细细地品上一杯卡布奇诺,静静地阅读她爱不释手的《荷马史诗》。但是由《奥德赛》和《伊利亚特》 组成的鸿篇巨制《荷马史诗》实在是太长了,Allison 想通过一种编码方式使得它变得短一些。
一部《荷马史诗》中有 \(n\) 种不同的单词,从 \(1\) 到 \(n\) 进行编号。其中第 \(i\) 种单词出现的总次数为 \(w_i\)。Allison 想要用 \(k\) 进制串 \(s_i\) 来替换第 \(i\) 种单词,使得其满足如下要求:
对于任意的 \(1\leq i, j\leq n\) ,\(i\ne j\) ,都有:\(s_i\) 不是 \(s_j\) 的前缀。
现在 Allison 想要知道,如何选择 \(s_i\),才能使替换以后得到的新的《荷马史诗》长度最小。在确保总长度最小的情况下,Allison 还想知道最长的 \(s_i\) 的最短长度是多少?
一个字符串被称为 \(k\) 进制字符串,当且仅当它的每个字符是 \(0\) 到 \(k-1\) 之间(包括 \(0\) 和 \(k-1\) )的整数。
字符串 \(str1\) 被称为字符串 \(str2\) 的前缀,当且仅当:存在 \(1 \leq t\leq m\) ,使得 \(str1 = str2[1..t]\)。其中,\(m\) 是字符串 \(str2\) 的长度,\(str2[1..t]\) 表示 \(str2\) 的前 \(t\) 个字符组成的字符串。
格式
输入格式
输入的第 \(1\) 行包含 \(2\) 个正整数 \(n, k\) ,中间用单个空格隔开,表示共有 \(n\) 种单词,需要使用 \(k\) 进制字符串进行替换。
接下来 \(n\) 行,第 \(i + 1\) 行包含 \(1\) 个非负整数 \(w_i\),表示第 \(i\) 种单词的出现次数。
输出格式
输出包括 \(2\) 行。
第 \(1\) 行输出 \(1\) 个整数,为《荷马史诗》经过重新编码以后的最短长度。
第 \(2\) 行输出 \(1\) 个整数,为保证最短总长度的情况下,最长字符串 \(s_i\) 的最短长度。
样例1
样例输入1
4 2
1
1
2
2
样例输出1
12
2
样例2
样例输入2
6 3
1
1
3
3
9
9
样例输出2
36
3
样例1解释
用 \(X(k)\) 表示 \(X\) 是以 \(k\) 进制表示的字符串。
一种最优方案:令 \(00(2)\) 替换第 \(1\) 种单词, \(01(2)\) 替换第 2 种单词, \(10(2)\) 替换第 \(3\) 种单词,\(11(2)\) 替换第 \(4\) 种单词。在这种方案下,编码以后的最短长度为:
\(1 × 2 + 1 × 2 + 2 × 2 + 2 × 2 = 12\)
最长字符串 \(s_i\) 的长度为 \(2\) 。
一种非最优方案:令 \(000(2)\) 替换第 \(1\) 种单词,\(001(2)\) 替换第 \(2\) 种单词,\(01(2)\) 替换第 \(3\) 种单词,\(1(2)\) 替换第 \(4\) 种单词。在这种方案下,编码以后的最短长度为:
\(1 × 3 + 1 × 3 + 2 × 2 + 2 × 1 = 12\)
最长字符串 \(s_i\) 的长度为 \(3\) 。与最优方案相比,文章的长度相同,但是最长字符串的长度更长一些。
样例2解释
一种最优方案:令 \(000(3)\) 替换第 \(1\) 种单词,\(001(3)\) 替换第 \(2\) 种单词,\(01(3)\) 替换第 \(3\) 种单词, \(02(3)\) 替换第 \(4\) 种单词, \(1(3)\) 替换第 5 种单词, \(2(3)\) 替换第 \(6\) 种单词。
限制
所有测试数据的范围和特点如下表所示(所有数据均满足 \(0 < w_i \leq 10^{11}\)):
测试点编号 | \(n\) 的规模 | \(k\) 的规模 | 备注 |
---|---|---|---|
\(1\) | \(n=3\) | \(k=2\) | |
\(2\) | \(n=5\) | \(k=2\) | |
\(3\) | \(n=16\) | \(k=2\) | 所有 \(w_i\) 均相等 |
\(4\) | \(n=1\,000\) | \(k=2\) | \(w_i\) 在取值范围内均匀随机 |
\(5\) | \(n=1\,000\) | \(k=2\) | |
\(6\) | \(n=100\,000\) | \(k=2\) | |
\(7\) | \(n=100\,000\) | \(k=2\) | 所有 \(w_i\) 均相等 |
\(8\) | \(n=100\,000\) | \(k=2\) | |
\(9\) | \(n=7\) | \(k=3\) | |
\(10\) | \(n=16\) | \(k=3\) | 所有 \(w_i\) 均相等 |
\(11\) | \(n=1\,001\) | \(k=3\) | 所有 \(w_i\) 均相等 |
\(12\) | \(n=99\,999\) | \(k=4\) | 所有 \(w_i\) 均相等 |
\(13\) | \(n=100\,000\) | \(k=4\) | |
\(14\) | \(n=100\,000\) | \(k=4\) | |
\(15\) | \(n=1\,000\) | \(k=5\) | |
\(16\) | \(n=100\,000\) | \(k=7\) | \(w_i\) 在取值范围内均匀随机 |
\(17\) | \(n=100\,000\) | \(k=7\) | |
\(18\) | \(n=100\,000\) | \(k=8\) | \(w_i\) 在取值范围内均匀随机 |
\(19\) | \(n=100\,000\) | \(k=9\) | |
\(20\) | \(n=100\,000\) | \(k=9\) |
提示
选手请注意使用 \(64\) 位整数进行输入输出、存储和计算。