【HNOI2015】亚瑟王 (arthur)——概率dp

题目描述
小 K 不慎被 LL 邪教洗脑了,洗脑程度深到他甚至想要从亚瑟王邪教中脱坑。他决定,在脱坑之前,最后再来打一盘亚瑟王。既然是最后一战,就一定要打得漂亮。众所周知,亚瑟王是一个看脸的游戏,技能的发动都是看概率的。作为一个非洲人,同时作为一个前 OIer,小 K 自然是希望最大化造成伤害的期望值。但他已经多年没写过代码,连 Spaly 都敲不对了,因此,希望你能帮帮小 K,让他感受一下当欧洲人是怎样的体验。

本题中我们将考虑游戏的一个简化版模型。

玩家有一套卡牌,共 n 张。游戏时,玩家将 n 张卡牌排列成某种顺序,排列后将卡牌按从前往后依次编号为 1 ~ n。本题中,顺序已经确定,即为输入的顺序。每张卡牌都有一个技能。第 i 张卡牌的技能发动概率为 pi,如果成功发动,则会对敌方造成 di 点伤害。也只有通过发动技能,卡牌才能对敌方造成伤害。基于现实因素以及小 K 非洲血统的考虑,pi 不会为 0,也不会为 1,即 0 < pi< 1。

一局游戏一共有 r 轮。在每一轮中,系统将从第一张卡牌开始,按照顺序依次考虑每张卡牌。在一轮中,对于依次考虑的每一张卡牌:

1.如果这张卡牌在这一局游戏中已经发动过技能,则

1.1 如果这张卡牌不是最后一张,则跳过之(考虑下一张卡牌);

否则(是最后一张),结束这一轮游戏。

2.否则(这张卡牌在这一局游戏中没有发动过技能),设这张卡牌为第 i 张

2.1 将其以 pi 的概率发动技能。

2.2 如果技能发动,则对敌方造成 di 点伤害,并结束这一轮。

2.3 如果这张卡牌已经是最后一张(即 i 等于 n),则结束这一轮;

否则,考虑下一张卡牌。

请帮助小 K 求出这一套卡牌在一局游戏中能造成的伤害的期望值。

输入
输入文件的第一行包含一个整数 T,代表测试数据组数。

接下来一共 T 组数据。

每组数据的第一行包含两个用空格分开的整数 n 和 r,分别代表卡牌的张数和游戏的轮数。

接下来 n 行,每行包含一个实数和一个整数,由空格隔开,描述一张卡牌。第 i 行的两个数为 pi 和 di,分别代表第 i 张卡牌技能发动的概率(实数)和技能发动造成的伤害(整数)。保证 pi 最多包含 4 位小数,且为一个合法的概率。

输出
对于每组数据,输出一行,包含一个实数,为这套卡牌在这一局游戏中造成的伤害的期望值。对于每一行输出,只有当你的输出和标准答案的相对误差不超过 10^-8 时——即 |a-o|/a ≤ 10^-8 时 (其中 a 是标准答案,o 是输出),你的输出才会被判为正确。建议输出 10 位小数。

样例输入
【样例 1】
1
3 2
0.5000 2
0.3000 3
0.9000 1

【样例 2】
1
10 12
0.3668 857
0.4736 283
0.2321 801
0.6880 555
0.0225 121
0.5814 724
0.0456 60
0.9827 561
0.7015 962
0.1746 960
样例输出
【样例 1】
3.2660250000

【样例 2】
5279.3753475918
提示
【样例 1 解释】

一共有 13 种可能的情况:
1. 第一轮中,第 1 张卡牌发动技能;第二轮中,第 2 张卡牌发动技能;概率为 0.15,伤害为 5。
2. 第一轮中,第 1 张卡牌发动技能;第二轮中,第 3 张卡牌发动技能;概率为 0.315,伤害为 3。
3. 第一轮中,第 1 张卡牌发动技能;第二轮不发动技能;概率为 0.035,伤害为 2。
4. 第一轮中,第 2 张卡牌发动技能;第二轮中,第 1 张卡牌发动技能;概率为 0.075,伤害为 5。
5. 第一轮中,第 2 张卡牌发动技能;第二轮中,第 3 张卡牌发动技能;概率为 0.0675,伤害为 4。
6. 第一轮中,第 2 张卡牌发动技能;第二轮不发动技能;概率为 0.0075,伤害为 3。
7. 第一轮中,第 3 张卡牌发动技能;第二轮中,第 1 张卡牌发动技能;概率为 0.1575,伤害为 3。
8. 第一轮中,第 3 张卡牌发动技能;第二轮中,第 2 张卡牌发动技能;概率为 0.04725,伤害为 4。
9. 第一轮中,第 3 张卡牌发动技能;第二轮不发动技能;概率为 0.11025,伤害为 1。
10. 第一轮不发动技能;第二轮中,第 1 张卡牌发动技能;概率为 0.0175,伤害为 2。
11. 第一轮不发动技能;第二轮中,第 2 张卡牌发动技能;概率为 0.00525,伤害为 3。
12. 第一轮不发动技能;第二轮中,第 3 张卡牌发动技能;概率为 0.011025,伤害为 1。
13. 第一轮不发动技能;第二轮亦不发动技能;概率为 0.001225,伤害为 0。

造成伤害的期望值为概率与对应伤害乘积之和,为 3.266025。

【数据规模和约定】

对于所有测试数据,1 ≤ T≤ 444,1 ≤ n≤ 220,0 ≤ r≤ 132,0 < pi< 1,0 ≤ di≤ 1000。
除非备注中有特殊说明,数据中 pi 与 di 均为随机生成。

请注意可能存在的实数精度问题,并采取适当措施。

题解
考虑第 i 张牌,如果它被考虑 j 次,那么第 i-1 要么这 j 次一次都没出过,要么它出了一次,即被考虑了 j+1 次。
我们设 f[i][j] 表示第 i 张牌,被考虑 j 次的概率(不包括出或不出),那么它一定是从 f[i-1][j] 和 f[i-1][j+1] 转移过来的。
对于 f[i-1][j],我们要乘上牌 i-1 在 j 次中都不出的概率,即 1-p[i-1]^j。
对于 f[i-1][j+1],要乘上它出的概率,即 1-(1-p[i-1]^(j+1))。
所以我们可以得到状态转移方程这里写图片描述

考虑 f[i][j] 对答案的贡献,即考虑到 f[i][j] 的概率乘上这种状态出牌的概率乘上 d[i]。
所以这里写图片描述

代码

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
int n,m,T,d[250];
double f[250][150],p[250],ans;
double power(double a,int b){
    double res=1.0;
    while(b){
        if(b&1) res*=a;
        a*=a;
        b>>=1;}
    return res;
}
int main(){
    cin>>T;
    while(T--){
        scanf("%d%d",&n,&m);
        ans=0;
        memset(f,0,sizeof(f));
        f[0][m]=1;
        for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%lf%d",&p[i],&d[i]);
        for(int i=1;i<=n;i++)
           for(int j=0;j<=m;j++){
                f[i][j]=f[i-1][j]*power(1-p[i-1],j)+f[i-1][j+1]*(1-power(1-p[i-1],j+1));
                ans+=f[i][j]*(1-power(1-p[i],j))*d[i];}
        printf("%.10lf\n",ans);}
    return 0;
}

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