CF probabilities

2000 ~ 2100

probilities - codeforces

1. Problem - 235B - Codeforces

不会写

随机生成长度为 n(n≤105)n\ (n \le 10^5)n (n≤105) 的 010101 串,定义串的分数是所有连续的 111 的长度平方和,比如 110011111001111100111 的分数是 22+322^2 + 3^222+32. 每个位置生成 111 的概率是 pip_ipi​. 问最后字符串的分数的期望.

可以转化成等价的组合问题. 对于每两个 111,如果其中间没有 000 的话,对答案的贡献是 222. 对于每个单独的 111,对答案的贡献是 111. 证明很简单,就是对于一段长度为 mmm 的连续的 111,其分数是 2∗Cm2+m=m22 * C_{m}^{2} + m = m^22∗Cm2​+m=m2. 然后就好算了,计算一下每个位置如果结尾是 111 的话对答案的贡献即可.

2. Problem - 204C - Codeforces

给两个长度为 n(n≤2×105)n\ (n \le 2 \times 10^5)n (n≤2×105) 的字符串,从两个字符串中分别取出长度相同的子串 x,yx,yx,y,定义 f(x,y)f(x, y)f(x,y) 的值为 [xi==yi][x_i == y_i][xi​==yi​] 的个数. 每个 (x,y)(x,y)(x,y) 都是等概率选取的. 求 f(x,y)f(x,y)f(x,y) 的期望.

可以转化为组合问题. 对每个字符进行统计,对于字符串 111 的某个字符 ccc,看在字符串 222 的哪些位置出现过. 设 ccc 在字符串 111 中出现的位置是 ididid,则包含 ccc 的字符串个数就是 id∗(n−id+1)id * (n - id + 1)id∗(n−id+1). 于是就和第二个字符串对比,看看 ccc 在字符串 222 出现的位置相对于 111 靠前还是靠后讨论即可.

3. Problem - 1525E - Codeforces

不会写

给 n(n≤20)n\ (n \le 20)n (n≤20) 个城市,m(m≤104)m\ (m \le 10^4)m (m≤104) 个点,给出每个点到每个城市的距离,每秒钟随机占领一个之前未占领城市,从占领城市那一刻起,距离城市距离为1的点被打上标记,第二秒距离城市为 2 的点被打上标记. 问所有城市都被占领的时候,被打上标记的点的期望.

设 E(j)E(j)E(j) 为第 jjj 个点被占领的期望。则答案就是 ∑j=1mE(j)\sum\limits_{j=1}^{m}E(j)j=1∑m​E(j). 那么显然 E(j)=P(j)E(j) = P(j)E(j)=P(j). P(j)P(j)P(j) 计算比较复杂需要容斥,但是 P(j)‾\overline{P(j)}P(j)​ 计算起来非常简单,我们只需要计算每个城市在多少秒之后占领后该点不会被覆盖,然后排个序。因为这些区间有规律,就是排完序之后,后面的区间一定覆盖前面的区间,因此直接累乘即可.

4. Problem - 1265E - Codeforces

看了提示

给 nnn 个镜子,有一个人每天询问一个镜子,第 iii 个镜子会有 pip_ipi​ 的概率说美丽,1−pi1 - p_i1−pi​ 的概率说不美丽。如果说美丽,下一天就问第 i+1i + 1i+1 个镜子(如果 i=ni = ni=n 的时候就停止询问). 如果说不美丽,下一天就重新从第 111 个镜子开始问. 问询问天数的期望.

其实就是在第 iii 个点,有 pip_ipi​ 的概率到第 i+1i + 1i+1 个点,有第 1−pi1 - p_i1−pi​ 的概率回到第 1 个点. 其实就是求从 111 号点到 nnn 号点的路径长度的期望.
那么
e1=1+p1⋅e2+(1−p1)⋅e1e2=1+p2⋅e3+(1−p2)⋅e1...en=1+pn⋅en+1+(1−pn)⋅e1e_1 = 1 + p_1 \cdot e_2 + (1-p_1)\cdot e_1 \\ e_2 = 1 + p_2 \cdot e_3 + (1-p_2)\cdot e_1 \\ ...\\ e_n = 1 + p_n \cdot e_{n+1} + (1-p_n)\cdot e_1 e1​=1+p1​⋅e2​+(1−p1​)⋅e1​e2​=1+p2​⋅e3​+(1−p2​)⋅e1​...en​=1+pn​⋅en+1​+(1−pn​)⋅e1​

可以接出来
e1=1+p1+p1p2+...+p1p2...pn−1p1p2...pne_1 = \dfrac{1 + p_1 + p_1p_2 + ...+p_1p_2...p_{n-1}}{p_1p_2...p_n} e1​=p1​p2​...pn​1+p1​+p1​p2​+...+p1​p2​...pn−1​​

5. Problem - 1039B - Codeforces

交互题

给一个 1∼n(n≤1018)1 \sim n \ (n \le 10^{18})1∼n (n≤1018) 的数轴,有一个点在数轴上,每次可以询问一个区间 [l,r][l, r][l,r],会回答这个点是否在这个区间之内。然后这个点随机移动不超过 k(k≤10)k \ (k \le 10)k (k≤10) 步,会移动到 min⁡(1,x−k)∼max⁡(n,x+k)\min(1, x - k) \sim \max(n, x + k)min(1,x−k)∼max(n,x+k) 之间. 现在问不超过 450045004500 次,求那个点在哪个位置.

6. Problem - 1009E - Codeforces

数轴上从0出发到n,值为 1∼n−11 \sim n-11∼n−1 的点中均可以休息,也可以不休息。现在给定一个数组 a[ ],a[i]表示走长度为i的距离的困难度(保证 a[i+1]>a[i]a[i+1]>a[i]a[i+1]>a[i]),设每种情况出现的可能性均相同,求所有可能性的期望困难度之和 p∗2n−1p*2^{n-1}p∗2n−1。

组合计数即可,就是枚举每个位置取到 a1a_1a1​ 有多少种情况,取到 a2a_2a2​ 有多少种情况等。累加答案即可.

7. Problem - 912D - Codeforces

有 n×m(1≤n,m≤105)n \times m \ (1 \le n, m \le 10^5)n×m (1≤n,m≤105) 大小的池塘,每个格子最多放一个鱼,总共放 k(k≤105)k\ (k \le 10^5)k (k≤105) 条鱼,现在给一张 r×rr \times rr×r 的网,网随机投放。问怎样放鱼,可以使网捞上来的鱼的数量的期望最大。

这个期望就等于每个位置被覆盖的期望之和,等于每个位置被覆盖的概率之和. 然后就找最大的 kkk 个位置就可以了. 其实非常简单,我想复杂了,根本不用复杂贪心,只需要把最中间的位置放在优先队列里面,然后一圈一圈往外扩就行。这个复杂度是可以保证的。因为先弹出来的点都是比较靠近中心的,他四周的点很可能已经被访问过了,所以能够进队的格点不会太多.

8. Problem - 870D - Codeforces

交互题

9. Problem - 859D - Codeforces

给 2n(2≤n≤6)2^n\ (2 \le n \le 6)2n (2≤n≤6) 个队伍,给出它们比赛的两两之间胜利的概率,每次比赛都可以赌哪支队伍获胜,使得获得的分数最多。有一个限制是选如果赌了一支队伍后后面每场比赛都要赌这支队伍。比赛总共进行 nnn 轮,每轮第 2i−12i - 12i−1 支和第 2i2i2i 支队伍比赛,第 mmm 场比赛 猜对了可以获得 2m−12^{m-1}2m−1 分.

这个题和 Football 很像,可以设 f(x,i)f(x, i)f(x,i) 为第 xxx 支队伍在第 iii 轮获胜的概率. 那么每一轮比赛,此队伍的对手都可以事先知道. 然后从后往前算一遍就行了. 后面获胜概率大的队伍必选.

10. Problem - 452C - Codeforces

有 mmm 副一样的扑克牌,每副扑克牌有 nnn 张不同的牌 (1≤n,m≤103)(1 \le n, m \le 10^3)(1≤n,m≤103). 现在把他们混合后随机抽出来 nnn 张,然后问有放回的随机抽两张,扑克牌相同的概率是多少.

这 nnn 张牌都是一样的。比如计算扑克牌 111,枚举抽取的 nnn 张牌中有多少张扑克牌 111.

最后答案就是 ∑i=1min⁡(n,m)CmiCmn−mn−iCmnn(in)2\sum\limits_{i = 1}^{\min(n, m)} \dfrac{C_{m}^{i}C_{mn - m}^{n-i}}{C_{mn}^{n}} (\dfrac{i}{n})^2i=1∑min(n,m)​Cmnn​Cmi​Cmn−mn−i​​(ni​)2

但是这个题有一个问题就是答案输出的不是取模,而是小数。中间结果会出现 106!10^6!106! 这么大的数字,浮点数存不下. 不过仍有一个办法,就是先取对数在求指数。至少在这个题,这么做的精度还是够的.

11. Problem - 268E - Codeforces

给 nnn 个歌曲,第 iii 个歌曲的长度为 lil_ili​,小明喜欢的概率是 pip_ipi​. 现在小明听歌,如果小明喜欢这首歌,就把它加入喜欢的列表中;否则,就从新把喜欢的歌听一遍再听下一首歌. 问怎样排序使得听歌时间的期望最大?求这个最大期望.

假设有 l1,p1l_1, p_1l1​,p1​ 和 l2,p2l_2, p_2l2​,p2​,按照 (1−p2)l1p1(1-p_2)l_1p_1(1−p2​)l1​p1​ 降序排序即可. 然后第 iii 首个的贡献就是 li+(1−pi)∑j=1i−1lj∗pjl_i + (1-p_i) \sum\limits_{j=1}^{i-1}l_j*p_jli​+(1−pi​)j=1∑i−1​lj​∗pj​.

2200 ~ 2300

probilities - codeforces

1. Problem - 1245E - Codeforces

给一个 10×1010 \times 1010×10 的网格,一个人从下往上沿 SSS 型往上走,每次可以掷色子,即等概率的走 1∼61 \sim 61∼6 步. 有一些网格点有梯子,可以直接上去不需要掷色子。但是注意一个回合只能走一个梯子,不可以连续走梯子。另外一个限制就是当剩余的格子小于所置的色子的点数时,就原地不动.

概率 dpdpdp 裸题了,但是注意两个限制。由于不可以连续爬两个梯子,所以可以用 f(i,2)f(i, 2)f(i,2) 表示在 iii 号点是掷色子过来的还是爬梯子过来的。然后剩余格子不够的时候原地不动,设剩余 xxx 个,则
dpi=16∑j=1xdpj+6−x6dpi+1dp_i = \dfrac{1}{6}\sum\limits_{j=1}^{x} dp_j + \dfrac{6-x}{6} dp_i + 1 dpi​=61​j=1∑x​dpj​+66−x​dpi​+1
移项就解决循环依赖问题了.

2. Problem - 1172C1 - Codeforces

看了提示
给 nnn 张照片,第 iii 张照片的权重是 wiw_iwi​,每张照片的有属性 0/10/10/1. 000 表示这个人不喜欢此照片,111 表示这个人喜欢此照片。一个人有放回地随机抽取照片,第 iii 张照片抽到地概率是 wi∑j=1nwj\frac{w_i}{\sum_{j=1}^nw_j}∑j=1n​wj​wi​​. 若抽到喜欢的照片,把此照片权重+1,否则-1. 求抽取 mmm 次后每张照片的权重的期望. 1≤n,m,wi≤501 \le n, m, w_i \le 501≤n,m,wi​≤50.

设 dp(w,i,j,k,t)dp(w, i, j, k, t)dp(w,i,j,k,t) 为权重为 www,类型为 ttt,操作了 iii 次,不喜欢照片权重的总和为 −j+S0-j + S0−j+S0,喜欢照片权重总和为 k+S1k + S1k+S1. 然后很容易列出来状态转移方程,就写完了.

3. Problem - 1156F - Codeforces

看了提示

有 n(2≤5000)n \ (2 \le 5000)n (2≤5000) 张牌,第 iii 张牌上写 aia_iai​,每次随机抽取一张牌 xxx 和上一张牌 yyy 比较,如果 x<yx < yx<y,游戏失败并结束;如果 x=yx = yx=y 游戏胜利并结束;如果 x>yx > yx>y,游戏继续;若没有牌则游戏失败. 问游戏胜利概率.

设 f(i,j)f(i, j)f(i,j) 为抽 iii 张牌,最后一张牌抽的是 jjj 的概率. 那么 f(i,j)=∑k=1j−1f(i−1,k)×szjn−i+1f(i, j) = \sum\limits_{k=1}^{j - 1}f(i-1, k) \times \dfrac{sz_j}{n - i + 1}f(i,j)=k=1∑j−1​f(i−1,k)×n−i+1szj​​.

4. Problem - 1151F - Codeforces

不会写

给一个长度为 n(n≤100)n\ (n\leq 100)n (n≤100) 的 0/10/10/1 串,进行 k(k≤109)k\ (k \leq 10^9)k (k≤109) 次操作,每次操作选择两个位置 i,j(1≤i<j≤n)i,j\ (1 \leq i < j \leq n)i,j (1≤i<j≤n),交换 i,ji,ji,j 上的数,求 kkk 次操作后,该 0/10/10/1 串变成非降序列的概率,答案对 109+710^9+7109+7 取模。

设该序列有 curcurcur 个 000,设 dp(i,j)dp(i, j)dp(i,j) 为第 iii 次操作的时候,前 curcurcur 有 jjj 个 000 的方案数,很容易写出递推方程

dp(i,j)+=dp(i−1,j−1)∗(cur−(j−1))2dp(i,j)+=dp(i−1,j)∗(Ccur2+Cn−cur2+j∗(cur−j)+(cur−j)∗(n+j−2∗cur))dp(i,j)+=dp(i−1,j+1)∗(j+1)∗(n+(j+1)−2∗cur)dp(i , j) += dp(i - 1, j - 1) * (cur - (j - 1))^2 \\ dp(i, j) += dp(i - 1, j)* (C_{cur}^{2} + C_{n-cur}^{2} + j * (cur - j) + (cur - j) * (n + j - 2 * cur)) \\ dp(i, j) += dp(i - 1, j + 1) * (j + 1) * (n + (j + 1) - 2 * cur) dp(i,j)+=dp(i−1,j−1)∗(cur−(j−1))2dp(i,j)+=dp(i−1,j)∗(Ccur2​+Cn−cur2​+j∗(cur−j)+(cur−j)∗(n+j−2∗cur))dp(i,j)+=dp(i−1,j+1)∗(j+1)∗(n+(j+1)−2∗cur)

有了线性递推式子后,用一个快速幂转移即可。注意下标是从 0 开始的,因为 dp(i,0)dp(i, 0)dp(i,0) 是有意义的.

5. Problem - 1139D - Codeforces

不会写

给一个数列,每次随机选一个 111 到 mmm 之间的数加在数列末尾,数列中所有数的 gcd⁡=1\gcd=1gcd=1 时停止,求期望长度。m≤105m \le 10^5m≤105

设 dp(x)dp(x)dp(x) 为现在手里的序列的最大公约数是 xxx,后面可以接数字个数的期望,则
dp(x)=1+∑i=1mgcd⁡(i,x)m=1+∑d∣x∑i=1m/d[gcd⁡(i,x/d)=1].dp(x) = 1 + \sum\limits_{i=1}^{m} \dfrac{\gcd(i, x)}{m} \\ = 1 + \sum_{d|x}\sum\limits_{i=1}^{m/d}[\gcd(i, x / d) = 1]. dp(x)=1+i=1∑m​mgcd(i,x)​=1+d∣x∑​i=1∑m/d​[gcd(i,x/d)=1].
于是这个就枚举一下 xxx 的因数,然后将 x / d 分解质因数,容斥原理弄一下就出来了.

6. Problem - 1097D - Codeforces

不会写

给定 n,kn,kn,k,一共会进行 kkk 次操作,每次操作会把 nnn 等概率的变成 nnn 的某个约数。求操作 kkk 次后 nnn 的期望是多少,答案对 109+710^9+7109+7 取模。1≤n≤1015,1≤k≤1041 \le n \le 10^{15}, 1 \le k \le 10^41≤n≤1015,1≤k≤104

如果该数字是 pαp^\alphapα 这种形式,那么就可以令 dp(i,j)dp(i, j)dp(i,j) 为操作了 iii 次后,次数为 jjj 的期望. 可以证明 E(n)E(n)E(n) 是一个积性函数,就可以先把 nnn 分解质因数,然后把各自的答案乘起来就好了.

7. Problem - 1096F - Codeforces

看了提示
给你一个长为 nnn 的排列,若某一位为 −1−1−1, 则这一位是不确定的。每种可能的排列出现的概率相等。求期望逆序对数对 998244353998244353998244353 取模的结果。

首先考虑如果全是 −1-1−1 的话怎么求。考虑每个 (i,j)(i, j)(i,j) 的贡献,是 12\dfrac{1}{2}21​. 那么总的期望就是所有的 pair 的期望之和。所以就是 n(n−1)4\dfrac{n(n-1)}{4}4n(n−1)​.

那么可以把这个分为三部分,已知数字与已知数字之间的逆序对,已知数字和未知数字之间的逆序对,未知数字和未知数字之间的逆序对。情况一和情况三都好求。

至于情况二,计算每个已知数字后面填比它小的数字概率,前面填比它大的数字概率,把这些情况加起来就行了.

8. Problem - 1045D - Codeforces

9. Problem - 1042E - Codeforces

看了提示
一个 nnn 行 mmm 列的矩阵,每个位置有权值 ai,ja_{i,j}ai,j​. 给定一个出发点, 每次可以等概率的移动到一个权值小于当前点权值的点, 同时得分加上两个点之间欧几里得距离的平方 ( 欧几里得距离: (x1−x2)2+(y1−y2)2\sqrt{(x_1-x_2)^2+(y_1-y_2)^2}(x1​−x2​)2+(y1​−y2​)2​ ), 问得分的期望.

可以 xxx 轴和 yyy 轴分开看. 把所有的数字放在一个数组里面,然后排序,∑j=1id(xj−xi)2=∑j=1idxj2+2xi∑j=1idxj+id∗(xi)2\sum\limits_{j = 1}^{id}(x_j - x_i)^2 = \sum\limits_{j=1}^{id}x_j^2 + 2x_i\sum\limits_{j=1}^{id}x_j + id * (x_i)^2j=1∑id​(xj​−xi​)2=j=1∑id​xj2​+2xi​j=1∑id​xj​+id∗(xi​)2. 然后把这三个部分分别计算就可以了,打一个一次方前缀和和二次方前缀和就可以了.

10. Problem - 908D - Codeforces

看了提示

给三个数字 k,pa,pb(1≤k≤1000,1≤pa,pb≤106)k, pa, pb\ (1 \le k \le 1000, 1 \le p_a, p_b \le 10^6)k,pa,pb (1≤k≤1000,1≤pa​,pb​≤106),生成一个序列,一开始为空,每次有 papa+pb\dfrac{p_a}{p_a + p_b}pa​+pb​pa​​ 的概率往后面填一个 a,pbpa+pb\dfrac{p_b}{p_a + p_b}pa​+pb​pb​​ 的概率往后面填一个 b. 当出现了至少 kkk 个形如 ababab 的子序列(不用连续)时停止。求最后 ababab 序列数量的期望数。

很容易想到一个设计状态,就是 dp(i,j)dp(i, j)dp(i,j) 表示前面有 iii 个 aaa,已经有了 jjj 个 ababab,那么有
dp(i,j)=papa+pbdp(i+1,j)+pbpa+pbdp(i,j+i)dp(i, j) = \dfrac{p_a}{p_a + p_b}dp(i + 1, j) + \dfrac{p_b}{p_a + p_b}dp(i, j + i) dp(i,j)=pa​+pb​pa​​dp(i+1,j)+pa​+pb​pb​​dp(i,j+i)

当然需要解决两个问题,一个就是 iii 一直增大, 这个东西会收敛,其实就是当 i+j≥ki + j \ge ki+j≥k 的时候,再加一个 bbb 就会解决掉,其实就是 dp(i,j)=pbpa+pb∑x=0∞(i+j+x)(papa+pb)xdp(i, j) = \dfrac{p_b}{p_a + p_b}\sum\limits_{x=0}^{\infty}(i+j+x)(\dfrac{p_a}{p_a + p_b})^xdp(i,j)=pa​+pb​pb​​x=0∑∞​(i+j+x)(pa​+pb​pa​​)x. 这个用错位相减就可以接出来通项公式,即 dp(i+j)=i+j+papbdp(i + j) = i + j + \dfrac{p_a}{p_b}dp(i+j)=i+j+pb​pa​​.

第二个就是当前面没有 aaa 一直加 bbb 情况。dp(0,0)=papa+pbdp(1,0)+pbpa+pbdp(0,0)dp(0, 0) = \dfrac{p_a}{p_a + pb}dp(1, 0) + \dfrac{p_b}{p_a + p_b}dp(0, 0)dp(0,0)=pa​+pbpa​​dp(1,0)+pa​+pb​pb​​dp(0,0). 移项就可以解决循环依赖问题。

最后答案就是 dp(0,0)dp(0, 0)dp(0,0).

11. Problem - 895E - Codeforces

给一个长度为 n(2≤n≤105)n\ (2 \le n \le 10^5)n (2≤n≤105) 的序列,有 q(q≤105)q\ (q \le 10^5)q (q≤105) 个操作:

  1. 给两个不相交的区间 [l1,r1],[l2,r2][l_1, r_1], [l_2, r_2][l1​,r1​],[l2​,r2​],分别从两个区间中随机选择一个数字交换
  2. 问 [l,r][l, r][l,r] 的区间和的期望是多少

操作两个区间,相当于每个数字乘 r−lr−l+1\dfrac{r - l}{r - l + 1}r−l+1r−l​,然后加上另一个区间的均值乘 1r−l+1\dfrac{1}{r - l + 1}r−l+11​. 用一个线段树,实现区间加或乘同一个数就好.

12. Problem - 768F - Codeforces

有 www 箱酒,fff 箱食物。现在要把这些箱子摞成相邻的若干堆,要求每一堆都必须是同类型的箱子,且相邻堆类型不同。堆的高度定义为所有的箱子数。问所有用酒箱子做成的堆高度都大于 hhh 的概率。每种合法安排方式都是等概率发生. w,f,h≤105w, f, h \le 10^5w,f,h≤105

13. Problem - 768D - Codeforces

一个人要取 nnn 种物品,一天只能等概率地取一件物品,但不能确定取到的是哪种物品,求每种物品都至少取一种的概率不小于 (p/2000)(p/2000)(p/2000) 的天数.

14. Problem - 711E - Codeforces

求一年有 2n2^n2n 天,kkk 个人出现两人生日相同的可能性是多少。

15. Problem - 678E - Codeforces

你是一位骑士,与其他n-1个骑士同时爱上了LKJ,所以你们不得不通过决斗的方式来选出谁能最终得到LKJ。

幸运的是你知道任意骑士i击败骑士j的概率,你还被推选为组织委员。决斗一开始你需要任意选择两名骑士(包括自己)进行决斗,胜利方继续和你另外选择的一名骑士决斗,直到仅剩一人,最终的胜利者将得到LKJ。

你非常渴望取得胜利,想知道自己得到LKJ的最大概率是多少,注意你是1号。

第一行一个正整数 nnn,表示一共有 nnn 名骑士。

接下来是一个 n∗nn * nn∗n 的实数矩阵,AijA_{ij}Aij​. 表示 iii 战胜 jjj 的概率。保证 AiiA_{ii}Aii​ 为 0,且 Aij+Aji=1A_{ij}+A_{ji}=1Aij​+Aji​=1

16. Problem - 601C - Codeforces

mmm 个人参加 nnn 项比赛。每场比赛有一个分值,在 [1,m][1,m][1,m] 之间,且同一场比赛每个人的得分两两不同。总分为每场比赛得分之和。有一个人,给出他每场比赛的得分 cic_ici​. 求这个人总分排名(第几小)的期望值。排名的定义为 1+k1+k1+k, kkk 表示总分严格比他低的人数. n≤100n \leq 100n≤100,m≤103m \leq 10^3m≤103

17. Problem - 596D - Codeforces

有 nnn 课树并排排列,每棵树高hh。每次从剩余的树中选最左边的或最右边的(概率相等为0.5),砍掉一棵树,树倒向左边的概率为 ppp,倒向右边的概率为 1−p1−p1−p。如果树和相邻树的距离小于 hhh,树倒时会把相邻的树撞倒,倒的方向和撞到它的树一致。问,砍完所有树,树干覆盖的草地长度的期望值。

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