【原创】概率DP总结 by kuangbin
概率DP主要用于求解期望、概率等题目。
转移方程有时候比较灵活。
一般求概率是正推,求期望是逆推。通过题目可以体会到这点。
首先先推荐几篇参考的论文:
《信息学竞赛中概率问题求解初探》
《浅析竞赛中一类数学期望问题的解决方法》
《有关概率和期望问题的研究 》
1、POJ 3744
/* POJ 3744C++ 0ms 184K */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<algorithm> #include<iostream> #include<math.h> using namespace std;struct Matrix {double mat[2][2]; }; Matrix mul(Matrix a,Matrix b) {Matrix ret;for(int i=0;i<2;i++)for(int j=0;j<2;j++){ret.mat[i][j]=0;for(int k=0;k<2;k++)ret.mat[i][j]+=a.mat[i][k]*b.mat[k][j];}return ret; } Matrix pow_M(Matrix a,int n) {Matrix ret;memset(ret.mat,0,sizeof(ret.mat));for(int i=0;i<2;i++)ret.mat[i][i]=1;Matrix temp=a;while(n){if(n&1)ret=mul(ret,temp);temp=mul(temp,temp);n>>=1;}return ret; }int x[30]; int main() {int n;double p;while(scanf("%d%lf",&n,&p)!=EOF)//POJ上G++要改为cin输入 {for(int i=0;i<n;i++)scanf("%d",&x[i]);sort(x,x+n);double ans=1;Matrix tt;tt.mat[0][0]=p;tt.mat[0][1]=1-p;tt.mat[1][0]=1;tt.mat[1][1]=0;Matrix temp;temp=pow_M(tt,x[0]-1);ans*=(1-temp.mat[0][0]);for(int i=1;i<n;i++){if(x[i]==x[i-1])continue;temp=pow_M(tt,x[i]-x[i-1]-1);ans*=(1-temp.mat[0][0]);}printf("%.7lf\n",ans);//POJ上G++要改为%.7f }return 0; }
2、POJ 2096 Collecting Bugs
dp求期望,概率dp入门题。很简单,题解见here
/* POJ 2096 概率DP writed by kuangbindp求期望 逆着递推求解 题意:(题意看题目确实比较难道,n和s都要找半天才能找到)一个软件有s个子系统,会产生n种bug某人一天发现一个bug,这个bug属于一个子系统,属于一个分类每个bug属于某个子系统的概率是1/s,属于某种分类的概率是1/n问发现n种bug,每个子系统都发现bug的天数的期望。求解:dp[i][j]表示已经找到i种bug,j个系统的bug,达到目标状态的天数的期望dp[n][s]=0;要求的答案是dp[0][0];dp[i][j]可以转化成以下四种状态:dp[i][j],发现一个bug属于已经有的i个分类和j个系统。概率为(i/n)*(j/s);dp[i][j+1],发现一个bug属于已有的分类,不属于已有的系统.概率为 (i/n)*(1-j/s);dp[i+1][j],发现一个bug属于已有的系统,不属于已有的分类,概率为 (1-i/n)*(j/s);dp[i+1][j+1],发现一个bug不属于已有的系统,不属于已有的分类,概率为 (1-i/n)*(1-j/s);整理便得到转移方程 */ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> using namespace std; const int MAXN=1010; double dp[MAXN][MAXN];int main() {int n,s;while(scanf("%d%d",&n,&s)!=EOF){dp[n][s]=0;for(int i=n;i>=0;i--)for(int j=s;j>=0;j--){if(i==n&&j==s)continue;dp[i][j]=(i*(s-j)*dp[i][j+1]+(n-i)*j*dp[i+1][j]+(n-i)*(s-j)*dp[i+1][j+1]+n*s)/(n*s-i*j);}printf("%.4lf\n",dp[0][0]);//POJ上G++要改成%.4f }return 0; }
3、ZOJ 3329 One Person Game
此题的递推方程稍微复杂点,需要转化后求解系数。
题意:有三个骰子,分别有k1,k2,k3个面。
每次掷骰子,如果三个面分别为a,b,c则分数置0,否则加上三个骰子的分数之和。
当分数大于n时结束。求游戏的期望步数。初始分数为0
题解见here
/* ZOJ 3329 题意:有三个骰子,分别有k1,k2,k3个面。 每次掷骰子,如果三个面分别为a,b,c则分数置0,否则加上三个骰子的分数之和。 当分数大于n时结束。求游戏的期望步数。初始分数为0设dp[i]表示达到i分时到达目标状态的期望,pk为投掷k分的概率,p0为回到0的概率 则dp[i]=∑(pk*dp[i+k])+dp[0]*p0+1; 都和dp[0]有关系,而且dp[0]就是我们所求,为常数 设dp[i]=A[i]*dp[0]+B[i]; 代入上述方程右边得到: dp[i]=∑(pk*A[i+k]*dp[0]+pk*B[i+k])+dp[0]*p0+1=(∑(pk*A[i+k])+p0)dp[0]+∑(pk*B[i+k])+1;明显A[i]=(∑(pk*A[i+k])+p0)B[i]=∑(pk*B[i+k])+1先递推求得A[0]和B[0].那么 dp[0]=B[0]/(1-A[0]); */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<iostream> #include<algorithm> using namespace std;double A[600],B[600]; double p[100]; int main() {int T;int k1,k2,k3,a,b,c;int n;scanf("%d",&T);while(T--){scanf("%d%d%d%d%d%d%d",&n,&k1,&k2,&k3,&a,&b,&c);double p0=1.0/k1/k2/k3;memset(p,0,sizeof(p));for(int i=1;i<=k1;i++)for(int j=1;j<=k2;j++)for(int k=1;k<=k3;k++)if(i!=a||j!=b||k!=c)p[i+j+k]+=p0;memset(A,0,sizeof(A));memset(B,0,sizeof(B));for(int i=n;i>=0;i--){A[i]=p0;B[i]=1;for(int j=1;j<=k1+k2+k3;j++){A[i]+=A[i+j]*p[j];B[i]+=B[i+j]*p[j];}}printf("%.16lf\n",B[0]/(1-A[0]));}return 0; }
4、HDU 4405 Aeroplane chess
这题是2012年网络赛的题目。是很简单的概率dp.转移方程很好想到。
求期望。按照公式从后望前递推就可以得到答案了。
解题报告here
/*概率DP求期望。 形成一个有向无环图。按照公式递推就可以了。 dp[i]表示i点跳到目标状态的期望步数*/#include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> #include<vector> using namespace std;const int MAXN=100010; double dp[MAXN]; vector<int>vec[MAXN]; bool used[MAXN]; int main() {int n,m;int u,v;while(scanf("%d%d",&n,&m)){if(n==0&&m==0)break;for(int i=0;i<=n;i++)vec[i].clear();memset(dp,0,sizeof(dp));while(m--){scanf("%d%d",&u,&v);vec[v].push_back(u);}memset(used,false,sizeof(used));for(int i=0;i<vec[n].size();i++){v=vec[n][i];dp[v]=0;used[v]=true;}for(int i=n-1;i>=0;i--){if(used[i]==false){for(int j=i+1;j<=i+6;j++)dp[i]+=dp[j]/6;dp[i]+=1;used[i]=true;}for(int j=0;j<vec[i].size();j++){v=vec[i][j];dp[v]=dp[i];used[v]=true;}}printf("%.4lf\n",dp[0]);}return 0; }
5、HDU 4089 Activation
这题是求概率,但是也有种求期望的感觉,都是要列出公式来,化简,递推出答案。
2011年北京现场赛的题目。再比赛时做出来确实不容易,需要对概率DP很熟悉才能做出来。
解题报告见here
/* HDU 4098 题意:有n个人排队等着在官网上激活游戏。Tomato排在第m个。 对于队列中的第一个人。有一下情况: 1、激活失败,留在队列中等待下一次激活(概率为p1) 2、失去连接,出队列,然后排在队列的最后(概率为p2) 3、激活成功,离开队列(概率为p3) 4、服务器瘫痪,服务器停止激活,所有人都无法激活了。 求服务器瘫痪时Tomato在队列中的位置<=k的概率解析: 概率DP; 设dp[i][j]表示i个人排队,Tomato排在第j个位置,达到目标状态的概率(j<=i) dp[n][m]就是所求 j==1: dp[i][1]=p1*dp[i][1]+p2*dp[i][i]+p4; 2<=j<=k: dp[i][j]=p1*dp[i][j]+p2*dp[i][j-1]+p3*dp[i-1][j-1]+p4; k<j<=i: dp[i][j]=p1*dp[i][j]+p2*dp[i][j-1]+p3*dp[i-1][j-1]; 化简: j==1: dp[i][1]=p*dp[i][i]+p41; 2<=j<=k: dp[i][j]=p*dp[i][j-1]+p31*dp[i-1][j-1]+p41; k<j<=i: dp[i][j]=p*dp[i][j-1]+p31*dp[i-1][j-1];其中: p=p2/(1-p1); p31=p3/(1-p1) p41=p4/(1-p1)可以循环i=1->n 递推求解dp[i].在求解dp[i]的时候dp[i-1]就相当于常数了。 在求解dp[i][1~i]时等到下列i个方程 j==1: dp[i][1]=p*dp[i][i]+c[1]; 2<=j<=k:dp[i][j]=p*dp[i][j-1]+c[j]; k<j=i: dp[i][j]=p*dp[i][j]+c[j]; 其中c[j]都是常数了。上述方程可以解出dp[i]了。 首先是迭代得到 dp[i][i].然后再代入就可以得到所有的dp[i]了。注意特判一种情况。就是p4<eps时候,就不会崩溃了,应该直接输出0 */ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<math.h> #include<algorithm> #include<string.h> using namespace std;const int MAXN=2020; const double eps=1e-5; double c[MAXN]; double pp[MAXN]; double dp[MAXN][MAXN]; int main() {int n,m,k;double p1,p2,p3,p4;while(scanf("%d%d%d%lf%lf%lf%lf",&n,&m,&k,&p1,&p2,&p3,&p4)!=EOF){if(p4<eps){printf("0.00000\n");continue;}double p=p2/(1-p1);double p41=p4/(1-p1);double p31=p3/(1-p1);pp[0]=1.0;//pp[i]=p^1;for(int i=1;i<=n;i++) pp[i]=p*pp[i-1];dp[1][1]=p41/(1-p);c[1]=p41;for(int i=2;i<=n;i++){for(int j=2;j<=k;j++)c[j]=p31*dp[i-1][j-1]+p41;for(int j=k+1;j<=i;j++) c[j]=p31*dp[i-1][j-1];double tmp=c[1]*pp[i-1];for(int j=2;j<=k;j++)tmp+=c[j]*pp[i-j];for(int j=k+1;j<=i;j++)tmp+=c[j]*pp[i-j];dp[i][i]=tmp/(1-pp[i]);dp[i][1]=p*dp[i][i]+c[1];for(int j=2;j<i;j++)dp[i][j]=p*dp[i][j-1]+c[j];}printf("%.5lf\n",dp[n][m]);}return 0; }
6、HDU 4035 Maze
经典的的概率DP的题目。做了可以体会到dp 求期望的一类的方法。
解题报告见here
/* HDU 4035 kuangbin http://www.cnblogs.com/kuangbin/dp求期望的题。题意:有n个房间,由n-1条隧道连通起来,实际上就形成了一棵树,从结点1出发,开始走,在每个结点i都有3种可能:1.被杀死,回到结点1处(概率为ki)2.找到出口,走出迷宫 (概率为ei)3.和该点相连有m条边,随机走一条求:走出迷宫所要走的边数的期望值。设 E[i]表示在结点i处,要走出迷宫所要走的边数的期望。E[1]即为所求。叶子结点:E[i] = ki*E[1] + ei*0 + (1-ki-ei)*(E[father[i]] + 1);= ki*E[1] + (1-ki-ei)*E[father[i]] + (1-ki-ei);非叶子结点:(m为与结点相连的边数)E[i] = ki*E[1] + ei*0 + (1-ki-ei)/m*( E[father[i]]+1 + ∑( E[child[i]]+1 ) );= ki*E[1] + (1-ki-ei)/m*E[father[i]] + (1-ki-ei)/m*∑(E[child[i]]) + (1-ki-ei);设对每个结点:E[i] = Ai*E[1] + Bi*E[father[i]] + Ci;对于非叶子结点i,设j为i的孩子结点,则∑(E[child[i]]) = ∑E[j]= ∑(Aj*E[1] + Bj*E[father[j]] + Cj)= ∑(Aj*E[1] + Bj*E[i] + Cj)带入上面的式子得(1 - (1-ki-ei)/m*∑Bj)*E[i] = (ki+(1-ki-ei)/m*∑Aj)*E[1] + (1-ki-ei)/m*E[father[i]] + (1-ki-ei) + (1-ki-ei)/m*∑Cj;由此可得Ai = (ki+(1-ki-ei)/m*∑Aj) / (1 - (1-ki-ei)/m*∑Bj);Bi = (1-ki-ei)/m / (1 - (1-ki-ei)/m*∑Bj);Ci = ( (1-ki-ei)+(1-ki-ei)/m*∑Cj ) / (1 - (1-ki-ei)/m*∑Bj);对于叶子结点Ai = ki;Bi = 1 - ki - ei;Ci = 1 - ki - ei;从叶子结点开始,直到算出 A1,B1,C1;E[1] = A1*E[1] + B1*0 + C1;所以E[1] = C1 / (1 - A1);若 A1趋近于1则无解...*/ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<algorithm> #include<iostream> #include<math.h> #include<vector> using namespace std; const int MAXN=10010; const double eps=1e-9;//这里1e-8会WA。设为1e-9和1e-10可以 double k[MAXN],e[MAXN]; double A[MAXN],B[MAXN],C[MAXN];vector<int>vec[MAXN];//存树bool dfs(int t,int pre)//t的根结点是pre {int m=vec[t].size();//点t的度A[t]=k[t];B[t]=(1-k[t]-e[t])/m;C[t]=1-k[t]-e[t];double tmp=0;for(int i=0;i<m;i++){int v=vec[t][i];if(v==pre)continue;if(!dfs(v,t))return false;A[t]+=(1-k[t]-e[t])/m*A[v];C[t]+=(1-k[t]-e[t])/m*C[v];tmp+=(1-k[t]-e[t])/m*B[v];}if(fabs(tmp-1)<eps)return false;A[t]/=(1-tmp);B[t]/=(1-tmp);C[t]/=(1-tmp);return true; } int main() {// freopen("in.txt","r",stdin);// freopen("out.txt","w",stdout);int T;int n;int u,v;int iCase=0;scanf("%d",&T);while(T--){iCase++;scanf("%d",&n);for(int i=1;i<=n;i++)vec[i].clear();for(int i=1;i<n;i++){scanf("%d%d",&u,&v);vec[u].push_back(v);vec[v].push_back(u);}for(int i=1;i<=n;i++){scanf("%lf%lf",&k[i],&e[i]);k[i]/=100;e[i]/=100;}printf("Case %d: ",iCase);if(dfs(1,-1)&&fabs(1-A[1])>eps){printf("%.6lf\n",C[1]/(1-A[1]));}else printf("impossible\n");} }
7、HDU 3853 LOOPS
比较简单的概率DP了,入门基础题。
注意一个小陷进。
解题报告here
/* HDU 3853解析: 设dp[i][j]表示(i,j)到(R,C)需要消耗的能量 则: dp[i][j]=p1[i][j]*dp[i][j]+p2[i][j]*dp[i][j+1]+p3[i][j]*dp[i+1][j]+2; 化简得到: dp[i][j]=p2[i][j]*dp[i][j+1]/(1-p1[i][j])+p3[i][j]*dp[i+1][j]/(1-p1[i][j])+2/(1-p1[i][j]); 注意一种情况就是p1[i][j]==1的情况。 题目只是保证答案小于1000000.但是有的点可能永远都不可能到达的。 所以这样的点出现p1[i][j]是允许的。 否则就会WA了。 */ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> #include<math.h> using namespace std; const int MAXN=1010; const double eps=1e-5; double dp[MAXN][MAXN]; double p1[MAXN][MAXN]; double p2[MAXN][MAXN]; double p3[MAXN][MAXN];int main() {int R,C;while(scanf("%d%d",&R,&C)!=EOF){for(int i=1;i<=R;i++)for(int j=1;j<=C;j++)scanf("%lf%lf%lf",&p1[i][j],&p2[i][j],&p3[i][j]);dp[R][C]=0;for(int i=R;i>=1;i--)for(int j=C;j>=1;j--){if(i==R&&j==C)continue;if(fabs(1-p1[i][j])<eps)continue;dp[i][j]=p2[i][j]/(1-p1[i][j])*dp[i][j+1]+p3[i][j]/(1-p1[i][j])*dp[i+1][j]+2/(1-p1[i][j]);}printf("%.3lf\n",dp[1][1]);}return 0; }
8、POJ 2151 Check the difficulty of problems
此题还不算是概率DP的题目。就是DP题,求概率。
想到转移方程就不难了。
题解见here
/* POJ 2151 题意: ACM比赛中,共M道题,T个队,pij表示第i队解出第j题的概率 问 每队至少解出一题且冠军队至少解出N道题的概率。解析:DP 设dp[i][j][k]表示第i个队在前j道题中解出k道的概率 则: dp[i][j][k]=dp[i][j-1][k-1]*p[j][k]+dp[i][j-1][k]*(1-p[j][k]); 先初始化算出dp[i][0][0]和dp[i][j][0]; 设s[i][k]表示第i队做出的题小于等于k的概率 则s[i][k]=dp[i][M][0]+dp[i][M][1]+``````+dp[i][M][k];则每个队至少做出一道题概率为P1=(1-s[1][0])*(1-s[2][0])*```(1-s[T][0]); 每个队做出的题数都在1~N-1的概率为P2=(s[1][N-1]-s[1][0])*(s[2][N-1]-s[2][0])*```(s[T][N-1]-s[T][0]);最后的答案就是P1-P2 */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<algorithm> #include<iostream> #include<math.h> using namespace std;double dp[1010][50][50]; double s[1010][50]; double p[1010][50]; int main() {int M,N,T;while(scanf("%d%d%d",&M,&T,&N)!=EOF){if(M==0&&T==0&&N==0)break;for(int i=1;i<=T;i++)for(int j=1;j<=M;j++)scanf("%lf",&p[i][j]);for(int i=1;i<=T;i++){dp[i][0][0]=1;for(int j=1;j<=M;j++)dp[i][j][0]=dp[i][j-1][0]*(1-p[i][j]);for(int j=1;j<=M;j++)for(int k=1;k<=j;k++)dp[i][j][k]=dp[i][j-1][k-1]*p[i][j]+dp[i][j-1][k]*(1-p[i][j]);s[i][0]=dp[i][M][0];for(int k=1;k<=M;k++)s[i][k]=s[i][k-1]+dp[i][M][k];}double P1=1;double P2=1;for(int i=1;i<=T;i++){P1*=(1-s[i][0]);P2*=(s[i][N-1]-s[i][0]);}printf("%.3lf\n",P1-P2);}return 0; }
9、Codeforces 148D Bag of mice
抓老鼠问题。转移方程要思考下就出来了。
解题报告here
/* CF 148D 题意: 原来袋子里有w只白鼠和b只黑鼠 龙和王妃轮流从袋子里抓老鼠。谁先抓到白色老师谁就赢。 王妃每次抓一只老鼠,龙每次抓完一只老鼠之后会有一只老鼠跑出来。 每次抓老鼠和跑出来的老鼠都是随机的。 如果两个人都没有抓到白色老鼠则龙赢。王妃先抓。 问王妃赢的概率。解析: 设dp[i][j]表示现在轮到王妃抓时有i只白鼠,j只黑鼠,王妃赢的概率 明显 dp[0][j]=0,0<=j<=b;因为没有白色老鼠了dp[i][0]=1,1<=i<=w;因为都是白色老鼠,抓一次肯定赢了。dp[i][j]可以转化成下列四种状态:1、王妃抓到一只白鼠,则王妃赢了,概率为i/(i+j);2、王妃抓到一只黑鼠,龙抓到一只白色,则王妃输了,概率为j/(i+j)*i/(i+j-1).3、王妃抓到一只黑鼠,龙抓到一只黑鼠,跑出来一只黑鼠,则转移到dp[i][j-3]。概率为j/(i+j)*(j-1)/(i+j-1)*(j-2)/(i+j-2);4、王妃抓到一只黑鼠,龙抓到一只黑鼠,跑出来一只白鼠,则转移到dp[i-1][j-2].概率为j/(i+j)*(j-1)/(i+j-1)*i/(i+j-2);当然后面两种情况要保证合法,即第三种情况要至少3只黑鼠,第四种情况要至少2只白鼠 */#include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> #include<math.h> using namespace std; const int MAXN=1010; double dp[MAXN][MAXN]; int main() {int w,b;while(scanf("%d%d",&w,&b)!=EOF){memset(dp,0,sizeof(dp));for(int i=0;i<=b;i++)dp[0][i]=0;for(int i=1;i<=w;i++)dp[i][0]=1;for(int i=1;i<=w;i++)for(int j=1;j<=b;j++){dp[i][j]+=(double)i/(i+j);//直接抓到白的if(j>=3)//抓到黑的,另外一个人也是抓到黑的,跑出一个黑的dp[i][j]+=(double)j/(i+j)*((double)(j-1)/(i+j-1))*((double)(j-2)/(i+j-2))*dp[i][j-3];if(j>=2) //抓到黑的,另外一个人也是抓到黑的,跑出一个白的dp[i][j]+=((double)j/(i+j))*((double)(j-1)/(i+j-1))*((double)i/(i+j-2))*dp[i-1][j-2];}printf("%.9lf\n",dp[w][b]);}return 0; }
10、POJ 3071 Football
足球赛的淘汰赛问题。问最后胜利的概率最大的球队。
简单概率DP
题解报告见here
/* POJ 3071 题意:2^n个队进行足球赛,每个队打败另外一个队都有一个概率。 问最后胜利的概率最大的是哪只球队。概率公式,dp算一下就可以了。 */ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> using namespace std;double dp[8][200];//dp[i][j]表示在第i场比赛中j胜出的概率 double p[200][200]; int main() {int n;while(scanf("%d",&n)!=EOF){if(n==-1)break;memset(dp,0,sizeof(dp));for(int i=0;i<(1<<n);i++)for(int j=0;j<(1<<n);j++)scanf("%lf",&p[i][j]);//cin>>p[i][j];for(int i=0;i<(1<<n);i++)dp[0][i]=1;for(int i=1;i<=n;i++)//2^n个人要进行n场比赛 {for(int j=0;j<(1<<n);j++){int t=j/(1<<(i-1));t^=1;dp[i][j]=0;for(int k=t*(1<<(i-1));k<t*(1<<(i-1))+(1<<(i-1));k++)dp[i][j]+=dp[i-1][j]*dp[i-1][k]*p[j][k];}}int ans;double temp=0;for(int i=0;i<(1<<n);i++){if(dp[n][i]>temp){ans=i;temp=dp[n][i];}}printf("%d\n",ans+1);}return 0; }
11、SGU 495 Kids and Prizes
简单的概率DP。 O(1),推公式就可以出来。
解题报告here
/* SGU 495 题意:n个盒子里装有礼物,m个人随机选择礼物,选完之后空盒子放回 问选中的礼物数的期望。m个人是独立的。 对于每个礼物不被人选中的概率为((n-1)/n)^m 那么不被选中的礼物数的期望就是 n*((n-1)/n)^m 所以答案就是 n-n*((n-1)/n)^m;*/ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<math.h> using namespace std; int main() {int n,m;while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF){double p=(double)(n-1)/n;double ans=n-n*pow(p,m);printf("%.10lf\n",ans);}return 0; }
12、ZOJ 3380 Patchouli's Spell Cards
用JAVA的大树做的概率DP。有m个位置,每个位置填入1~n中的一个数,求至少有L个数一样的概率。
解题报告见here
/** ZOJ 3380* 题目意思:有m个位置,每个位置填入一个数,数的范围是1~n,问至少有L个位置的数一样的概率* 输出要是最简分数的形式,所以用大数JAVA* 至少有L个位置一样,就是L,L+1,L+2····m个位置一样。* 我们从反面来考虑,总数是n^m,我们求没有L个位置一样的数的概率* 设 dp[i][j]表示用前i个数,填充j个位置的方案数(要符合没有L个位置是一样的数)* dp[i][j]=dp[i-1][j]+Sigm( dp[i-1][j-k]*C[m-(j-k)][k] ) k<=j&&k<L* 其实就是看第i个数,可以不填,填一个位置,两个位置······这样累加过来。* 那么最后的答案就是 (n^m-dp[1~n][m])/(n^m)*/ import java.util.*; import java.io.*; import java.math.*; public class Main {static BigInteger[][] dp=new BigInteger[110][110];static BigInteger[][] C=new BigInteger[110][110];//组合数public static void main(String arg[]){Scanner cin=new Scanner(new BufferedInputStream(System.in));for(int i=0;i<105;i++){C[i][0]=C[i][i]=BigInteger.ONE;for(int j=1;j<i;j++)C[i][j]=C[i-1][j-1].add(C[i-1][j]);}int N,M,L;while(cin.hasNext()){M=cin.nextInt();N=cin.nextInt();L=cin.nextInt();BigInteger tol=BigInteger.valueOf(N).pow(M);if(L>M){System.out.println("mukyu~");continue;}if(L>M/2)//这个时候可以直接用组合数求出来 {BigInteger ans=BigInteger.ZERO;for(int i=L;i<=M;i++)ans=ans.add(C[M][i].multiply(BigInteger.valueOf(N-1).pow(M-i)));ans=ans.multiply(BigInteger.valueOf(N));BigInteger gcd=ans.gcd(tol);System.out.println(ans.divide(gcd)+"/"+tol.divide(gcd));continue;}for(int i=0;i<=N;i++)for(int j=0;j<=M;j++){dp[i][j]=BigInteger.ZERO;}dp[0][0]=BigInteger.ONE;for(int i=1;i<=N;i++)for(int j=1;j<=M;j++){for(int k=0;k<L&&k<=j;k++)dp[i][j]=dp[i][j].add(dp[i-1][j-k].multiply(C[M-(j-k)][k]));}BigInteger ans=BigInteger.ZERO;for(int i=1;i<=N;i++)ans=ans.add(dp[i][M]); ans=tol.subtract(ans);BigInteger gcd=ans.gcd(tol);System.out.println(ans.divide(gcd)+"/"+tol.divide(gcd));}} }
13、ZOJ 3640 Help Me Escape
比较简单的概率DP,记忆化搜索很好理解,也很容易写。
解题报告here
/* 题意: 一只吸血鬼,有n条路给他走,每次他随机走一条路, 每条路有个限制,如果当时这个吸血鬼的攻击力大于 等于某个值,那么就会花费t天逃出去,否则,花费1天 的时间,并且攻击力增加,问他逃出去的期望记忆化搜索做 */#include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> #include<math.h> using namespace std; const int MAXN=200010;double dp[MAXN];int c[110]; int n;double solve(int f) {if(dp[f]>0)return dp[f];dp[f]=0;for(int i=0;i<n;i++){if(f>c[i]){double temp=(1.0+sqrt(5))/2*c[i]*c[i];int t=(int)temp;dp[f]+=(double)t/n;}else{dp[f]+=(1+solve(f+c[i]))/n;}}return dp[f]; } int main() {int f;while(scanf("%d%d",&n,&f)!=EOF){for(int i=0;i<n;i++)scanf("%d",&c[i]);memset(dp,0,sizeof(dp));printf("%.3lf\n",solve(f));}return 0; }
14、HDU 4336 Card Collector
求期望,可以状态压缩概率DP求解。也可以用容斥原理直接求。解题报告here
/* HDU 4336 题意: 有N(1<=N<=20)张卡片,每包中含有这些卡片的概率为p1,p2,````pN. 每包至多一张卡片,可能没有卡片。 求需要买多少包才能拿到所以的N张卡片,求次数的期望。可以用容斥原理做。也可以状态压缩进行概率DP 期望DP */ #include<stdio.h> #include<algorithm> #include<iostream> #include<string.h> using namespace std; const int MAXN=22; double p[MAXN]; double dp[1<<MAXN]; int main() {int n;while(scanf("%d",&n)!=EOF){double tt=0;for(int i=0;i<n;i++){scanf("%lf",&p[i]);tt+=p[i];}tt=1-tt;//tt就表示没有卡片的概率了dp[(1<<n)-1]=0;for(int i=(1<<n)-2;i>=0;i--){double x=0,sum=1;for(int j=0;j<n;j++){if((i&(1<<j)))x+=p[j];else sum+=p[j]*dp[i|(1<<j)];}dp[i]=sum/(1-tt-x);}printf("%.5lf\n",dp[0]);}return 0; }
/* HDU 4336 容斥原理 位元素枚举 */ #include<stdio.h> #include<string.h> #include<iostream> #include<algorithm> using namespace std;double p[22]; int main() {int n;while(scanf("%d",&n)==1){for(int i=0;i<n;i++)scanf("%lf",&p[i]);double ans=0;for(int i=1;i<(1<<n);i++){int cnt=0;double sum=0;for(int j=0;j<n;j++)if(i&(1<<j)){sum+=p[j];cnt++;}if(cnt&1)ans+=1.0/sum;else ans-=1.0/sum;}printf("%.5lf\n",ans);}return 0; }
下面介绍的三题是用高斯消元法求解的概率DP
15、ZJUT 1423 地下迷宫
一个N*M的迷宫,除了障碍外等概率走,求起点走到终点步数的期望。先在起点进行bfs,找出所以可以到达的点并编号,然后建立方程组求解。
/*地下迷宫Description: 由于山体滑坡,DK被困在了地下蜘蛛王国迷宫。为了抢在DH之前来 到TFT,DK必须尽快走出此迷宫。此迷宫仅有一个出口,而由于大BOSS 的力量减弱影响到了DK,使DK的记忆力严重下降,他甚至无法记得他 上一步做了什么。所以他只能每次等概率随机的选取一个方向走。 当然他不会选取周围有障碍的地方走。如DK周围只有两处空地,则每 个都有1/2的概率。现在要求他平均要走多少步可以走出此迷宫。Input: 先是一行两个整数N, M(1<=N, M<=10)表示迷宫为N*M大小, 然后是N行,每行M个字符,'.'表示是空地,'E’表示出口,'D’表示DK,'X’表示障碍。 Output: 如果DK无法走出或要超过1000000步才能走出,输出tragedy!, 否则输出一个实数表示平均情况下DK要走几步可以走出迷宫,四舍五入到小数点后两位。 Sample Input: 1 2 ED 3 3 D.X .X. X.E Sample Output: 1.00 tragedy!首先对地图节点重新标号。假设E[i]表示DK从i点开始走出迷宫的期望值。 那么E[i]=(E[a1]+E[a2]+E[a3]+...+E[an])/n+1,其中a1...an是i的相邻节点。 那么对于每一个DK可达的节点来说,都可以为它建立这样的一个方程。现 在假设DK可达的点有N个,那么我们最终将会得到N元一次方程组。最后 利用高斯消元解出E[No[S]]。其中S是DK的起点,No[S]是重标号后的起点 这里要重点注意的是,我们联立方程的时候,一定要注意DK可达这个条件, 不然就会导致无解的情况。*/ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> #include<queue> #include<math.h> using namespace std;#define eps 1e-9 const int MAXN=200; double a[MAXN][MAXN],x[MAXN];//方程的左边的矩阵和等式右边的值,求解之后x存的就是结果 int equ,var;//方程数和未知数个数int Gauss() {int i,j,k,col,max_r;for(k=0,col=0;k<equ&&col<var;k++,col++){max_r=k;for(i=k+1;i<equ;i++)if(fabs(a[i][col])>fabs(a[max_r][col]))max_r=i;if(fabs(a[max_r][col])<eps)return 0;if(k!=max_r){for(j=col;j<var;j++)swap(a[k][j],a[max_r][j]);swap(x[k],x[max_r]);}x[k]/=a[k][col];for(j=col+1;j<var;j++)a[k][j]/=a[k][col];a[k][col]=1;for(i=0;i<equ;i++)if(i!=k){x[i]-=x[k]*a[i][k];for(j=col+1;j<var;j++)a[i][j]-=a[k][j]*a[i][col];a[i][col]=0;}}return 1; }char map[20][20]; int num[20][20]; struct Node {int x,y; }; int sx,sy,ex,ey; int n,m; int dir[4][2]={{0,1},{0,-1},{1,0},{-1,0}}; int cnt;void bfs() {memset(num,-1,sizeof(num));cnt=0;num[sx][sy]=cnt++;queue<Node>que;Node temp;Node tt;temp.x=sx;temp.y=sy;que.push(temp);while(!que.empty()){temp=que.front();que.pop();for(int i=0;i<4;i++){tt.x=temp.x+dir[i][0];tt.y=temp.y+dir[i][1];if(tt.x>=0&&tt.x<n&&tt.y>=0&&tt.y<m&&map[tt.x][tt.y]!='X'&&num[tt.x][tt.y]==-1){num[tt.x][tt.y]=cnt++;que.push(tt);}}} } int main() {//freopen("in.txt","r",stdin);//freopen("out.txt","w",stdout);while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF){for(int i=0;i<n;i++){scanf("%s",&map[i]);for(int j=0;j<m;j++){if(map[i][j]=='D'){sx=i;sy=j;}if(map[i][j]=='E'){ex=i;ey=j;}}}bfs();if(num[ex][ey]==-1){printf("tragedy!\n");continue;}memset(a,0,sizeof(a));memset(x,0,sizeof(x));equ=var=cnt;for(int i=0;i<n;i++)for(int j=0;j<m;j++)if(num[i][j]!=-1){int now=num[i][j];if(map[i][j]=='E'){memset(a[now],0,sizeof(a[now]));x[now]=0;a[now][now]=1;continue;}int Count=0;for(int k=0;k<4;k++){int tx=i+dir[k][0];int ty=j+dir[k][1];if(tx>=0&&tx<n&&ty>=0&&ty<m&&map[tx][ty]!='X'&&num[tx][ty]!=-1){a[now][num[tx][ty]]=-1;Count++;}a[now][now]=Count;x[now]=Count;}}if(Gauss()){if(x[num[sx][sy]]<=1000000)printf("%.2lf\n",x[num[sx][sy]]);else printf("tragedy!\n");}else printf("tragedy!\n");}return 0; }
16、ZJUT 1317 掷飞盘
在一个环上抛掷两个飞盘 ,每个飞盘等概率往左和右走,问两个飞盘走到同一个地方所需要步数的期望。
按照他们的距离表示状态进行概率DP。dp[i]=dp[i-2]/4+dp[i+2]/4+dp[i]/2+1.整理下就出来方程。注意是循环的,要进行处理。
/* ZJUT 1317 掷飞盘Description: m个人位于正m边形的顶点上,彼此抛掷飞盘。他们共有两个飞盘, 且开始时这两个飞盘位于相距为n的两个人的手中(相邻两个人 相距为1,依此类推)。在每次抛掷时两个飞盘被同时抛出,飞盘都 以1/2的概率被抛到掷飞盘的人左边相邻的人,1/2的概率被抛到 右边相邻的人。此过程一直进行,直到两个飞盘被掷到同一个人 手中,求此抛掷飞盘的游戏平均情况下(期望)会在抛掷几次后结束。Input: 每行有两个整数m (2<m<=100),n (0 < n < m)。 Output: 对每组数据m,n,输出平均所需步数(四舍五入,保留两位小数), 如果有限步内不可能结束就输出INF。Sample Input: 3 1 4 1 Sample Output: 4.00 INF*/ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> #include<queue> #include<math.h> using namespace std;#define eps 1e-9 const int MAXN=200; double a[MAXN][MAXN],x[MAXN];//方程的左边的矩阵和等式右边的值,求解之后x存的就是结果 int equ,var;//方程数和未知数个数int Gauss() {int i,j,k,col,max_r;for(k=0,col=0;k<equ&&col<var;k++,col++){max_r=k;for(i=k+1;i<equ;i++)if(fabs(a[i][col])>fabs(a[max_r][col]))max_r=i;if(fabs(a[max_r][col])<eps)return 0;if(k!=max_r){for(j=col;j<var;j++)swap(a[k][j],a[max_r][j]);swap(x[k],x[max_r]);}x[k]/=a[k][col];for(j=col+1;j<var;j++)a[k][j]/=a[k][col];a[k][col]=1;for(i=0;i<equ;i++)if(i!=k){x[i]-=x[k]*a[i][k];for(j=col+1;j<var;j++)a[i][j]-=a[k][j]*a[i][col];a[i][col]=0;}}return 1; }int n,m; int num[MAXN]; int cnt; int getnum(int x) {x=(x%n+n)%n;if(x>n-x)x=n-x;return x; } void dfs(int x) {x=getnum(x);num[x]=cnt++;int y=getnum(x+2);if(num[y]==-1)dfs(y);y=getnum(x-2);if(num[y]==-1)dfs(y); } int main() {while(scanf("%d%d",&n,&m)!=EOF){memset(num,-1,sizeof(num));cnt=0;m=getnum(m);dfs(m);if(num[0]==-1){printf("INF\n");continue;}memset(a,0,sizeof(a));memset(x,0,sizeof(x));for(int i=0;i<n;i++)if(num[i]!=-1){int now=num[i];a[now][now]=2;x[now]=4;int t=getnum(i-2);a[now][num[t]]-=1;//这里一定要注意的,要减1,不能直接赋值为-1,t=getnum(i+2);//因为i-2和i+2是可能一样的a[now][num[t]]-=1;}int t=num[0];memset(a[t],0,sizeof(a[t]));a[t][t]=1;x[t]=0;equ=var=cnt;//这个不要忘记了,经常忘掉!!!if(Gauss())printf("%.2lf\n",x[num[m]]);else printf("INF\n");}return 0; }
17、HDU 4418 Time travel
在坐标轴上用高斯消元法求解。注意N=1的时候要特判一下。解题报告here
/* HDU 4118 题目:给出一个数轴,有一个起点和一个终点,某个人可以 走1,2,3……m步,每一种情况有一个概率,初始有一个方向, 走到头则返回,问到达终点的期望步数为多少。比较明显的高斯求期望问题Sample Input 2 4 2 0 1 0 50 50 4 1 0 2 1 100Sample Output 8.14 2.00*/ #include<stdio.h> #include<iostream> #include<algorithm> #include<string.h> #include<queue> #include<math.h> using namespace std;#define eps 1e-9 const int MAXN=220; double a[MAXN][MAXN],x[MAXN];//方程的左边的矩阵和等式右边的值,求解之后x存的就是结果 int equ,var;//方程数和未知数个数int Gauss() {int i,j,k,col,max_r;for(k=0,col=0;k<equ&&col<var;k++,col++){max_r=k;for(i=k+1;i<equ;i++)if(fabs(a[i][col])>fabs(a[max_r][col]))max_r=i;if(fabs(a[max_r][col])<eps)return 0;if(k!=max_r){for(j=col;j<var;j++)swap(a[k][j],a[max_r][j]);swap(x[k],x[max_r]);}x[k]/=a[k][col];for(j=col+1;j<var;j++)a[k][j]/=a[k][col];a[k][col]=1;for(i=0;i<equ;i++)if(i!=k){x[i]-=x[k]*a[i][k];for(j=col+1;j<var;j++)a[i][j]-=a[k][j]*a[i][col];a[i][col]=0;}}return 1; }int num[MAXN]; double p[MAXN]; int cnt; int n,N;//n=2*N-2 int M; void bfs(int s) {memset(num,-1,sizeof(num));queue<int>que;cnt=0;num[s]=cnt++;que.push(s);while(!que.empty()){int t=que.front();que.pop();for(int i=1;i<=M;i++){if(fabs(p[i])<eps)continue;//这点很重要,这个想到不能达到的点int temp=(t+i)%n;if(num[temp]==-1){num[temp]=cnt++;que.push(temp);}}} } int main() {//freopen("in.txt","r",stdin);//freopen("out.txt","w",stdout);int s,e;int D;int T;scanf("%d",&T);while(T--){scanf("%d%d%d%d%d",&N,&M,&e,&s,&D);for(int i=1;i<=M;i++){scanf("%lf",&p[i]);p[i]/=100;}if(e==s)//这个特判一定需要,否则可能N==1,会被0除,RE {printf("0.00\n");continue;}n=2*(N-1);if(D==1)s=n-s;bfs(s);if(num[e]==-1&&num[n-e]==-1){printf("Impossible !\n");continue;}equ=var=cnt;memset(a,0,sizeof(a));memset(x,0,sizeof(x));for(int i=0;i<n;i++)if(num[i]!=-1){if(i==e||i==n-e){a[num[i]][num[i]]=1;x[num[i]]=0;continue;}a[num[i]][num[i]]=1;for(int j=1;j<=M;j++){int t=(i+j)%n;if(num[t]!=-1){a[num[i]][num[t]]-=p[j];x[num[i]]+=j*p[j];}}}if(Gauss())printf("%.2lf\n",x[num[s]]);else printf("Impossible !\n");}return 0; }
今年概率DP就做到这吧!2012-10-6
【原创】概率DP总结 by kuangbin相关推荐
- 关于概率dp的个人理解与总结
原文来自:http://blog.csdn.net/wdcjdtc/article/details/38424029 首先,概率dp主要解决的是关于概率问题和期望问题的求解. 难点和普通dp一样在于d ...
- 2018.09.01 poj3071Football(概率dp+二进制找规律)
传送门 概率dp简单题. 设f[i][j]表示前i轮j获胜的概率. 如果j,k能够刚好在第i轮相遇,找规律可以发现j,k满足: (j−1)>>(i−1)(j−1)>>(i−1) ...
- Discovering Gold LightOJ - 1030[概率dp或者记忆化搜索]
题目大意:有一个[1,n][1,n][1,n]的数轴,数轴上的每个对应位置上都有金矿,你初始位置是1,然后你每次都会投色子决定你下一步跳到哪里,如果你跳出了nnn,那么你就要重新投.问你跳到nnn的时 ...
- poj 3071 Football(概率dp)
http://poj.org/problem? id=3071 大致题意:有2^n个足球队分成n组打比赛.给出一个矩阵a[][],a[i][j]表示i队赢得j队的概率.n次比赛的流程像这样France ...
- HDU 5001 概率DP || 记忆化搜索
2014 ACM/ICPC Asia Regional Anshan Online 给N个点,M条边组成的图,每一步能够从一个点走到相邻任一点,概率同样,问D步后没走到过每一个点的概率 概率DP 測 ...
- hdu 3853 LOOPS 概率DP
简单的概率DP入门题 代码如下: 1 #include<iostream> 2 #include<stdio.h> 3 #include<algorithm> 4 ...
- HDU - 4035 Maze(概率dp)
题目链接:点击查看 题目大意:给出一个 n 个点的树,初始时位于点 1 ,每个点都会给出一个概率 k[ i ] 和一个概率 e[ i ] ,其代表的意义分别是: k[ i ] :在点 i 有 k[ i ...
- SDUT - 2623 The number of steps(概率dp)
题目链接:点击查看 题目大意:给出一个 n 层的三角形,第一层有 1 个点,第二层有 2 个点,第三层有 3 个点 ... 第 n 层有 n 个点,现在规定从第一层的点向下出发: 如果左下方有点并且右 ...
- 牛客练习赛26B 烟花 (概率DP)
链接:https://ac.nowcoder.com/acm/contest/180/B 来源:牛客网 烟花 时间限制:C/C++ 1秒,其他语言2秒 空间限制:C/C++ 262144K,其他语言5 ...
最新文章
- linux agetty 登录框进程简介
- 卫星定位导航行业的产业链
- Python 通过ctypes调用 ICTCLAS3.0.DLL
- The Relation Between Gradient Descent and Cost Funtion(To be continued)
- 修改git commit默认触发的编辑器
- Qt多线程示例--并发数据处理
- 让 步( 写的太好了!)
- openfire client聊天消息交互和存储离线(在线)消息记录策略
- [原]Java程序员的JavaScript学习笔记(7——jQuery基本机制)
- lumisoft.net 邮件管理系列文章 - 如何判断附件为内嵌式还是附加式
- win7 配置jdk
- 看某帖有感(敬告我,以及我亲爱的朋友们)
- ImportError: DLL load failed while importing shell: 找不到指定的模块。
- GitChat · 运维 | 深入了解 Azure 云平台容器技术服务
- Float类型出现舍入误差的原因
- 数据库三大顶级会议 VLDB ICDE SIGMOD
- 基于单片机的十字路口交通灯设计(带左转、紧急、夜间模式且每个绿灯后都有黄灯二)
- android2.3 微信,Android新版微信2.3支持周边朋友查找
- MySQL将查询结果用英文逗号,连接
- MapStruct、ignore