BZOJ4820: [Sdoi2017]硬币游戏

BZOJ4820: [Sdoi2017]硬币游戏

Description

周末同学们非常无聊,有人提议,咱们扔硬币玩吧,谁扔的硬币正面次数多谁胜利。大家纷纷觉得这个游戏非常符
合同学们的特色,但只是扔硬币实在是太单调了。同学们觉得要加强趣味性,所以要找一个同学扔很多很多次硬币
,其他同学记录下正反面情况。用H表示正面朝上,用T表示反面朝上,扔很多次硬币后,会得到一个硬币序列。比
如HTT表示第一次正面朝上,后两次反面朝上。但扔到什么时候停止呢?大家提议,选出n个同学,每个同学猜一个
长度为m的序列,当某一个同学猜的序列在硬币序列中出现时,就不再扔硬币了,并且这个同学胜利,为了保证只
有一个同学胜利,同学们猜的n个序列两两不同。很快,n个同学猜好序列,然后进入了紧张而又刺激的扔硬币环节
。你想知道,如果硬币正反面朝上的概率相同,每个同学胜利的概率是多少。
 

Input

第一行两个整数n,m。
接下里n行,每行一个长度为m的字符串,表示第i个同学猜的序列。
1<=n,m<=300
 

Output

输出n行,第i行表示第i个同学胜利的概率。
输出与标准输出的绝对误差不超过10^-6即视为正确。
 

Sample Input

3 3
THT
TTH
HTT

Sample Output

0.3333333333
0.2500000000
0.4166666667

题解Here!

给你一个字符串集,要求构造一个$01$串$S$,每个位置等概率的插入$0,1$。

问字符串集中每个字符串最先出现在构造的串中的概率。

考虑到合法状态其实只有$n$个,其余的状态可以合并成一个状态——"不合法的状态"。

如果能这样列出方程,那么复杂度就是$O(n^3)$,是可以接受的。

设$S$为一种不合法的状态(即没人赢),$A=101,B=110$

引理:构造出一个长的$l$特定$01$串的概率是$$\frac1{2^l}$$

到$S+101$状态一定会停止游戏,但不一定要等到$101$加完才停止。

如果SS的后缀是$1$或者$10$那么就会提前结束。

也就是说可能会有这些情况:

$$S101=(S+A)+(S'+A+01)+(S''+B+1)$$

其中$$S=S'+10=S''+1$$

根据上面的引理,可以得到方程:
$$\frac18S=(1+\frac14)A+\frac12B$$

也就是说对与每一个$S+x_i,len(x_i)=m$,
如果$x_j$存在长度为$a$的后缀能匹配$x_i$的前缀,,那么就有
$$\frac1{2^{m-a}}$$
的概率提前结束。

设$pre_{a,x_i}$表示$x_i$长度为$a$的前缀,后缀$suf_{a,x_i}$同理。

写成通式就是:
$$x_i+\sum_{j=1}^n\sum_{a=1}^m[pre_{a,x_i}=suf_{a,x_j}]\frac1{2^{m-a}}x_j=\frac1{2^m}S$$

这样我们就只有$n+1$个方程了。

最后再把其中一个方程替换为$\sum x_i=1$。

至于如何快速匹配前缀和后缀就套路性地丢给了字符串哈希。。。

解方程自然是高斯消元。

附代码:

#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<cstdio>
#include<cmath>
#define MAXN 310
#define eps (1e-12)
using namespace std;
int n,m;
char ch[MAXN];
double p[MAXN],ans[MAXN],f[MAXN][MAXN];
unsigned long long base[MAXN],hash_pre[MAXN][MAXN],hash_suf[MAXN][MAXN];
inline int read(){
	int date=0,w=1;char c=0;
	while(c<'0'||c>'9'){if(c=='-')w=-1;c=getchar();}
	while(c>='0'&&c<='9'){date=date*10+c-'0';c=getchar();}
	return date*w;
}
void solve(int n){
	for(int i=1;i<=n;i++){
		int k=i;
		for(int j=i+1;j<=n;j++)if(fabs(f[j][i])-fabs(f[k][i])>eps)k=j;
		for(int j=i;j<=n+1;j++)swap(f[i][j],f[k][j]);
		if(fabs(f[i][i])<eps)continue;
		double num=f[i][i];
		for(int j=i;j<=n+1;j++)f[i][j]/=num;
		for(int j=1;j<=n;j++)if(i!=j){
			num=f[j][i];
			for(int k=i;k<=n+1;k++)f[j][k]-=f[i][k]*num;
		}
	}
	for(int i=n;i>=1;i--){
		for(int j=i+1;j<=n;j++)f[i][n+1]-=f[i][j]*ans[j];
		ans[i]=f[i][n+1]/f[i][i];
	}
}
void work(){
	solve(n+1);
	for(int i=1;i<=n;i++)printf("%.10lf\n",ans[i]);
}
void init(){
	n=read();m=read();
	base[0]=p[0]=1;
	for(int i=1;i<=m;i++){
		base[i]=base[i-1]*3;
		p[i]=p[i-1]*0.5;
	}
	for(int i=1;i<=n;i++){
		scanf("%s",ch+1);
		for(int j=1;j<=m;j++){
			hash_pre[i][j]=hash_pre[i][j-1]+(ch[j]=='H'?1:2)*base[j];
			hash_suf[i][j]=hash_suf[i][j-1]*3+(ch[m-j+1]=='H'?1:2)*3;
		}
	}
	f[n+1][n+2]=1;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		f[i][n+1]=-p[m];
		f[n+1][i]=1;
		for(int j=1;j<=n;j++)for(int k=1;k<=m;k++)if(hash_pre[i][k]==hash_suf[j][k])f[i][j]+=p[m-k];
	}
}
int main(){
	init();
	work();
    return 0;
}

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转载自www.cnblogs.com/Yangrui-Blog/p/9919764.html