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A16659. Not Alone

编程题 普及+/提高
知识点

题目描述

一个长度为 $m$ 的环形数组 $b$ 被称为“优美”,如果其中每个元素至少有一个相邻元素等于它。形式化地,对于每个 $1\le i\le m$,必须满足以下条件之一:$b_i = b_{(i+m-2)\bmod m + 1}$,或 $b_i = b_{i\bmod m + 1}$,其中 $x \bmod y$ 表示 $x$ 除以 $y$ 的余数。

现在给定一个长度为 $n$ 的环形数组 $a$。你可以进行如下操作:每次将 $a$ 中的任意一个元素加 $1$ 或减 $1$。你的任务是计算最少需要多少次操作,才能使数组 $a$ 变成“优美”的环形数组。更正式地说,求在所有优美环形数组 $b$ 中,最小的 $\sum_{i=1}^n |b_i - a_i|$。

$^{\text{∗}}$ 在长度为 $m$ 的环形数组中:

- 对于每个下标 $2\le i\le m - 1$,第 $i$ 个元素的相邻元素分别是第 $i-1$ 和第 $i+1$ 个元素。
- 第 $1$ 个元素的相邻元素分别是第 $2$ 和第 $m$ 个元素。
- 第 $m$ 个元素的相邻元素分别是第 $m-1$ 和第 $1$ 个元素。

输入格式

输入包含多组测试用例。第一行为测试用例数 $t$($1 \le t \le 10^4$)。接下来每组测试用例描述如下:

每组测试用例的第一行包含一个整数 $n$($3 \le n \le 2\cdot 10^5$),表示数组 $a$ 的长度。

第二行包含 $n$ 个整数 $a_1, a_2, \ldots, a_n$($1 \le a_i \le 10^9$),表示环形数组 $a$ 的元素。

保证所有测试用例中 $n$ 的总和不超过 $2\cdot 10^5$。

输出格式

对于每组测试用例,输出一个整数,表示最少的操作次数,使数组 $a$ 变为优美的环形数组。

输入输出样例

输入 #1
4
5
1 1 1 1 1
4
2 100 99 3
5
2 2 5 9 5
6
1 1 1 2 1 2
输出 #1
0
2
4
1

说明/提示

在第一个测试用例中,$a$ 的所有元素都相等,因此该环形数组已经是优美的,无需任何操作。

在第二个测试用例中,可以按如下顺序进行操作:

- 将 $a_1$ 加 $1$,此时 $a = [3, 100, 99, 3]$。
- 将 $a_2$ 减 $1$,此时 $a = [3, 99, 99, 3]$。

进行这些操作后,每个元素都至少有一个相邻元素和它相等:

- $a_1$ 与 $a_4$ 相等。
- $a_2$ 与 $a_3$ 相等。
- $a_3$ 与 $a_2$ 相等。
- $a_4$ 与 $a_1$ 相等。

在第三个测试用例中,可以将 $a_4$ 连续减 $4$,此时 $a = [2, 2, 5, 5, 5]$,该数组为优美数组,因为每个元素都有至少一个相邻元素等于自己。
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