给定一系列任务和冷却时间限制，你需要合理安排任务执行顺序，使得完成所有任务所需的总时间最少。

题目

给定 $n$ 个任务，用整数表示任务类型（相同整数表示同类型任务）。

执行规则：

• 每个时间单位可以执行一个任务；
• 两个相同类型的任务之间必须至少有 $k$ 个时间单位的间隔（冷却期），在此期间可以执行其他任务或空闲。

求完成所有任务所需的最少时间单位数。

输入格式

• 第一行两个整数 $n$ 和 $k$ $(1\le n\le {10}^5,0\le k\le 100)$；
• 第二行 $n$ 个整数，表示任务序列。

输出格式

• 输出一个整数，表示完成所有任务的最少时间单位数。

样例

样例输入

6 2
1 1 1 2 2 3

样例输出

8

样例解释

任务频次：$1$ 出现 $3$ 次，$2$ 出现 $2$ 次，$3$ 出现 $1$ 次。冷却时间 $k=2$。

一种最优安排为：1 2 3 1 2 空闲 1

时间线：

时间	1	2	3	4	5	6	7	8
任务	1	2	3	1	2	空闲	1

• 时间 $1$ 执行 $1$
• 时间 $2$ 执行 $2$
• 时间 $3$ 执行 $3$
• 时间 $4$ 执行 $1$（距上次 $1$ 间隔 $2$，满足）
• 时间 $5$ 执行 $2$（距上次 $2$ 间隔 $2$，满足）
• 时间 $6$ 无可用任务，空闲
• 时间 $7$ 执行 $1$（距上次 $1$ 间隔 $2$，满足）

总共需要 $8$ 个时间单位。

题解

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核心思路

贪心策略：每次优先执行剩余次数最多的任务。

1. 统计每种任务的出现次数；
2. 使用最大堆（优先队列）按任务剩余次数排序；
3. 每次取出堆顶任务执行，将其剩余次数减 $1$；
4. 若该任务还有剩余，将其放入冷却队列，等待 $k$ 个时间单位后再重新入堆；
5. 若堆为空但冷却队列中还有任务，则需空闲等待。

另一种数学解法：设最大频次为 maxFreq，出现 maxFreq 次的任务种类数为 maxCount，则答案至少为 (maxFreq - 1) * (k + 1) + maxCount，与 $n$ 取较大值即可。

复杂度分析

• 时间复杂度：$O(n\log m)$，$m$ 为不同任务种类数；
• 空间复杂度：$O(m)$。

点击查看参考代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <unordered_map>
using namespace std;

int main() {
    ios::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(nullptr);
    int n, k;
    cin >> n >> k;
    vector<int> tasks(n);
    for (int i = 0; i < n; ++i) cin >> tasks[i];
    unordered_map<int, int> freq;
    for (int t : tasks) freq[t]++;
    priority_queue<int> pq;
    for (auto& p : freq) pq.push(p.second);
    int time = 0;
    while (!pq.empty()) {
        vector<int> tmp;
        int cycle = k + 1;
        while (cycle-- && !pq.empty()) {
            int cnt = pq.top(); pq.pop();
            if (cnt > 1) tmp.push_back(cnt - 1);
            time++;
        }
        for (int x : tmp) pq.push(x);
        if (!pq.empty()) time += cycle + 1; // 空闲等待
    }
    cout << time << '\n';
    return 0;
}

本地运行与提交

pnpm lab:run -- labs/chapter-05/exercise/E-05-08-task-scheduler