Problem

Please contact lydsy2012@163.com!

题意概要:有 \(n\) 个球排成一列,每个球都有一个颜色,每次随机选出两个球,使得后者染上前者的颜色,求期望操作多少次,才能使得所有球的颜色都一样?

\(n\leq 10^4\)

Solution

思想和这篇差不多,但推导方面可能更详尽

推这题用了大半张草稿纸的说 最近用纸效率剧增啊

考虑只要找出对于每一种颜色\(C\),整个序列最终全部变为\(C\)的情况

设整个序列最终变为颜色 \(i\) 的概率为\(p_i\),期望步数为 \(g_i\),则答案可以表示为

\(Ans=\sum p_ig_i\)

(这里的变量与下文冲突时以下文为准,这里的变量只是作表达作用)

但是要注意,这里的期望步数是在“序列最终变为颜色\(i\)”前提下的期望,是一种条件期望

然后如果想让序列变为颜色 \(i\) ,则对于当前序列而言,只有“是颜色\(i\)”和“不是颜色\(i\)”这两种情况,所以可以将情况化简为一个\(01\)序列,且当前有\(i\)个\(1\),求所有元素变为\(1\)的概率和期望步数


先来解决概率问题

所有操作共有\(n(n-1)\)个,若当前有\(i\)个\(1\),则会改变\(1\)的数量的只有 \(2i(n-i)\)种操作,而且其中会使序列增加一个\(1\)的有其中的一半\(i(n-i)\)种,而使序列减少一个\(1\)的也有\(i(n-i)\)种。即每个回合有\(\frac {i(n-i)}{n(n-1)}\)的概率使\(i\)加一,有\(\frac {i(n-i)}{n(n-1)}\)的概率使\(i\)减一,还有\(1-\frac {2i(n-i)}{n(n-1)}\)的概率没有变化

设\(p_i\)表示当目前有\(i\)个\(1\)时,最终变为颜色\(i\)的概率

由于若已经没有\(1\),则再没有可能使整个序列变为\(1\)了,所以有\(p_0=0\),类似的,有\(p_n=1\)

由分析中\(i\)上升下降概率相同,可以列出\(p_i=\frac {p_{i-1}+p_{i+1}}2,i\in(0,n)\)

由于表達的是等差数列,所以可以轻松得到\(p_i=\frac in\)


再來解決期望问题

考虑到每次操作有一定几率不会对局面进行影响,影响成功的几率为\(\frac {2i(n-i)}{n(n-1)}\),根据期望问题的性质,则期望操作\(\frac {n(n-1)}{2i(n-i)}\)次会对局面影响一次

设\(f_i\)表示当前有\(i\)个\(1\)时序列变为颜色\(i\)的期望步数

则得到方程:\(f_i=\frac {n(n-1)}{2i(n-i)}+\frac 12f_{i-1}+\frac 12f_{i+1}\)

但是这样就错了

因为当前要算的是条件期望,而当局面内有\(i-1\)个\(1\)和有\(i+1\)个\(1\)时整个序列全变\(1\)的概率不一样,由于期望计算是概率乘以权值,所以两者的比例不能简单计算为\(1:1\)

相应的,由之前计算的概率可以得到,若当前局面有\(i-1\)个\(1\),则整个序列全变\(1\)的概率为\(\frac {i-1}n\),相应的,有\(i+1\)个\(1\)时概率为\(\frac {i+1}n\),又由于当前状态只有这两种后继状况,所以两个概率应除以两个概率的和

所以上面的方程需要变化为:

\(f_i=\frac {n(n-1)}{2i(n-i)}+\frac {i-1}{2i}f_{i-1}+\frac {i+1}{2i}f_{i+1}\)

然后利用之前学习的线性高斯消元就可以套路解决了

(这里还是写一下吧,别到时候看这题的时候又推一整版草稿纸)

设\(f_i=k_if_{i+1}+b_i\)

考虑利用这个式子将上面方程进行消元,将这个式子中带入方程右边的第二项,得到

\[f_i=\frac {n(n-1)}{2i(n-i)}+\frac {i-1}{2i}k_{i-1}f_i+\frac {i-1}{2i}b_{i-1}+\frac {i+1}{2i}f_{i+1}
\]

\[(1-\frac {i-1}{2i}k_{i-1})f_i=\frac {i+1}{2i}f_{i+1}+\frac {i-1}{2i}b_{i-1}+\frac {n(n-1)}{2i(n-i)}
\]

\[f_i=\frac {\frac {i+1}{2i}}{1-\frac {i-1}{2i}k_{i-1}}f_{i+1}+\frac {\frac {i-1}{2i}}{1-\frac {i-1}{2i}k_{i-1}}b_{i-1}+\frac {\frac {n(n-1)}{2i(n-i)}}{1-\frac {i-1}{2i}k_{i-1}}
\]

和之前设置的状态\(f_i=k_if_{i+1}+b_i\)相比,可以得到

\[\begin{equation}
\begin{cases}
k_i = \frac {\frac {i+1}{2i}}{1-\frac {i-1}{2i}k_{i-1}} \\
b_i = \frac {\frac {i-1}{2i}b_{i-1}+\frac {n(n-1)}{2i(n-i)}}{1-\frac {i-1}{2i}k_{i-1}}
\end{cases}
\end{equation}
\]

然后由于\(f_0\)没有意义,就无需从此转移,所以得到特殊情况

\(f_1=\frac {n(n-1)}{2\times 1\cdot (n-1)}+f_2=\frac n2+f_2\)

又由于\(f_1=k_1f_2+b_1\),可以得到在\(i=1\)下的特殊情况:\(\begin {cases}k_1=1\\b_1=\frac n2\end{cases}\)

由第一项和上面得到的递推公式,可以推得所有的\(k_i,b_i\),又由于\(f_n=0\),可以轻易得到所有的\(f_i\)


最终统计答案

若一种颜色出现了\(c\)次,则这个颜色对答案的贡献为\(\frac cn\cdot f_c\)

Code

代码还是很短的

#include <cstdio>

const int N=10103;
double k[N],b[N],f[N];
char s[N];int n,ct[26]; int main(){
scanf("%s",s+1);
for(n=1;s[n];++n)
++ct[s[n]-'A'];
--n;k[1]=1,b[1]=0.5*n;
double iv,bs;
for(int i=2;i<n;++i){
iv=0.5/i;
bs=1.0/(1-(i-1)*iv*k[i-1]);
k[i]=(i+1) * iv * bs;
b[i]=((i-1) * iv * b[i-1] + n*(n-1)* iv / (n-i) ) * bs;
} for(int i=n-1;i;--i)
f[i]=k[i]*f[i+1]+b[i]; double ans=0.0;
for(int i=0;i<26;++i)
ans+=1.0*ct[i]/n*f[ct[i]];
printf("%.1lf\n",ans);
return 0;
}

题解-bzoj2554 Color的更多相关文章

  1. bzoj2554: Color

    Description 有n个球排成一列,每个球都有一个颜色,用A-Z的大写字母来表示,我们每次随机选出两个球ball1,ball2,使得后者染上前者的颜色,求期望操作多少次,才能使得所有球的颜色都一 ...

  2. BZOJ2554 color 【概率DP】【期望DP】

    题目分析: 好题. 一开始看错题了,以为是随机选两个球,编号在前的染编号在后的. 但这样仍然能获得一些启发,不难想到可以确定一个颜色,剩下的颜色是什么就无关了. 那么答案就是每种颜色的概率乘以期望.概 ...

  3. 【BZOJ2554】Color 概率神题

    [BZOJ2554]Color Description 有n个球排成一列,每个球都有一个颜色,用A-Z的大写字母来表示,我们每次随机选出两个球ball1,ball2,使得后者染上前者的颜色,求期望操作 ...

  4. PAT甲题题解-1054. The Dominant Color (20)-排序/map

    原本用map,发现超时了,后来便先用数组存储排个序,最后for一遍统计每种颜色出现的次数(每种颜色的首位索引相减+1),找出最多的即可. #include <iostream> #incl ...

  5. HDU1556 Color the ball(差分数组)题解

    Color the ball Time Limit: 9000/3000 MS (Java/Others)    Memory Limit: 32768/32768 K (Java/Others) T ...

  6. 洛谷 P1840 【Color the Axis_NOI导刊2011提高(05)】 题解

    看了一下题解,显然在做无用功啊,而且麻烦了许多,但是这道题真心不难,显然是一个区间修改的题目,然后查询的题目 我的线段树只需要记录一个量:区间和 看了一下其他题解的pushdown函数,发现真心写的很 ...

  7. HDU 1556 Color the Ball 线段树 题解

    本题使用线段树自然能够,由于区间的问题. 这里比較难想的就是: 1 最后更新须要查询全部叶子节点的值,故此须要使用O(nlgn)时间效率更新全部点. 2 截取区间不能有半点差错.否则答案错误. 这两点 ...

  8. 【贪心】Codeforces 349B.Color the Fence题解

    题目链接:http://codeforces.com/problemset/problem/349/B 题目大意 小明要从9个数字(1,2,--,9)去除一些数字拼接成一个数字,是的这个数字最大. 但 ...

  9. HDU 1556 Color the ball 树状数组 题解

    Problem Description N个气球排成一排,从左到右依次编号为1,2,3....N.每次给定2个整数a b(a <= b),lele便为骑上他的"小飞鸽"牌电动 ...

随机推荐

  1. Java Web之HTML5

    终于学到Java Web这一章节了,首先来了解一下HTML5的一些新知识点吧,我直接贴出HTML5代码看一下: <!DOCTYPE html> <html lang="en ...

  2. 人工神经网络入门(4) —— AFORGE.NET简介

    范例程序下载:http://files.cnblogs.com/gpcuster/ANN3.rar如果您有疑问,可以先参考 FAQ 如果您未找到满意的答案,可以在下面留言:) 0 目录人工神经网络入门 ...

  3. JSON.parse JSON.stringify

    JSON.stringify() undefined 值.函数或者XML值会被忽略 数组当中含有 undefined值,函数或XML值,该数组中的这些值将会被当成 null 正则对象会被转成空对象 J ...

  4. ACM-ICPC 2018 南京赛区网络预赛 J Sum (思维+打表)

    https://nanti.jisuanke.com/t/30999 题意 f(i)表示i能拆分成两个数的乘积,且要求这两个数中各自都没有出现超过1次的质因子的方案数.每次给出n,求∑(n,i=1)f ...

  5. LeetCode(193. Valid Phone Numbers)(sed用法)

    193. Valid Phone Numbers Given a text file file.txt that contains list of phone numbers (one per lin ...

  6. ubuntu没有/usr/include/sys目录

    实际上不是没有sys目录,只是系统给换路径了 32位系统:/usr/incude/i386-linux-gnu/sys 64位系统:/usr/include/x86_64-linux-gnu/sys/ ...

  7. 五、文件IO——dup 函数

    5.1 dup 函数---复制文件描述符 5.1.1 简单cat实现及输入输出重定向 io.c #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h ...

  8. python 学习 argparse

    1. argparse python 中用于解析命令行参数和选项的标准模块 创建一个解析器对象,解析器类ArgumentParser add_argument() 方法用来指定程序接受那些命令行参数, ...

  9. vue安装教程总结

    转载:https://blog.csdn.net/sunny1660/article/details/78326548 简介:       vue.js是一套构建用户界面的渐进式框架.比较简洁,用于解 ...

  10. Ubuntu安装MongoDB

    一.下载安装 首先,更新软件包列表以获取最新版本的存储库列表: sudo apt update 2.接着安装MongoDB包本身: sudo apt install -y mongodb ×加-y是为 ...