CF989E A Trance of Nightfall(概率+矩阵快速幂优化+倍增)

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【题目分析】

在zxy大佬的讲解下终于懂了这道题的做法了qwq。。。

首先根据题意,出发点不一定在特殊点上,但第一次操作后,之后所有的操作都是在特殊点上,所以先考虑从线上出发的最大概率,再加一步即可得到从点出发的最大概率,二者取较大值即可。

记数组f[i][j][k]表示从i点走k步到j点的概率,所以转移方程就出来了:

f_{i,j,k}=\Sigma_{x=1}^{n}f_{i,x,k-1}\times f_{x,j,1}

然后发现这个形式其实就是矩阵乘法,所以可以利用矩阵快速幂优化,计算出走2^i步的概率。

但每次都进行一次快速幂的计算复杂度为O(n^3log(q)),所以继续优化。

因为我们只需要考虑最后到达t的最大概率,所以在进行矩阵乘法的时候很多位置都是没用的,所以考虑将初始矩阵简化为一个1*n的矩阵,表示走0步到达t的概率,显然只有base[t]=1,其他位置均为0。

然后将操作数进行二进制拆分进行左乘,因为初始矩阵只有1行,所以不管乘几次都只有一行,这样直接优化了一个n的复杂度。

从直线开始就是比从点开始少了一步(因为要先走到点上),所以就先处理从直线开始走的情况统计答案,最后再计算一次就可以得到从点开始走的概率。

考虑构造f[i][j][0],显然从i点走一步到达j点的概率为(1/(经过i点直线数)*(直线i,j上的点数)),根据这个构造即可。

然后就是各种小细节。。。

1.直线去重,这样可以避免进行重复计算。

2.将一个vector的值赋给另一个vector的时候加个传址符会快一点。

3.在计算f数组和base数组的时候如果f[i][j][k]或g[i]已经小于1e-6了,那么其实并没有必要继续计算下去了,因为精度太小反而可能会爆炸,而且题目也说了误差在1e-6以内即可,这样大大减少运行时间。

【代码~】

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
const int MAXN=201;
const int MAXM=15;

int n,q;
int x[MAXN],y[MAXN];
int vis[MAXN],cnt[MAXN];
double ans;
double f[MAXN][MAXN][MAXM+1];
double Base[MAXN],zy[MAXN];
vector<int> point[MAXN][MAXN];
vector<pair<int,int> > line; 

inline int Read(){
	int i=0,f=1;
	char c;
	for(c=getchar();(c>'9'||c<'0')&&c!='-';c=getchar());
	if(c=='-')
	  f=-1,c=getchar();
	for(;c>='0'&&c<='9';c=getchar())
	  i=(i<<3)+(i<<1)+c-'0';
	return i*f;
}

bool check(int a,int b,int c){
	return (y[b]-y[a])*(x[c]-x[a])==(y[c]-y[a])*(x[b]-x[a]);
}

int main(){
	n=Read();
	for(int i=1;i<=n;++i)
	  x[i]=Read(),y[i]=Read();
	for(int i=1;i<=n;++i){
		memset(vis,0,sizeof(vis));
		for(int j=1;j<=n;++j){
			if(i==j)
			  continue;
			if(vis[j])
			  continue;
			cnt[i]++;
			for(int k=1;k<=n;++k){
				if(check(i,j,k)){
					point[i][j].push_back(k);
					vis[k]=1;
				}
			}
			line.push_back(make_pair(point[i][j][0],point[i][j][1]));
		}
	}
	sort(line.begin(),line.end());
	line.erase(unique(line.begin(),line.end()),line.end());
	int siz1=line.size();
	for(int i=0;i<siz1;++i){
		vector<int> &vec=point[line[i].first][line[i].second];
		int siz2=vec.size();
		for(int j=0;j<siz2;++j){
			for(int k=0;k<siz2;++k){
				f[vec[j]][vec[k]][0]+=1.0/siz2*1.0;
			}
		}
	}
	for(int i=1;i<=n;++i){
		for(int j=1;j<=n;++j){
			f[i][j][0]/=cnt[i];
		}
	}
	for(int i=1;i<=MAXM;++i){
		for(int j=1;j<=n;++j){
			for(int k=1;k<=n;++k){
				if(f[j][k][i-1]>1e-6){
					for(int t=1;t<=n;++t){
						f[j][t][i]+=f[j][k][i-1]*f[k][t][i-1];
					}
				}
			}
		}
	}
	q=Read();
	while(q--){
		int t=Read(),step=Read()-1;
		memset(Base,0,sizeof(Base));
		Base[t]=1;
		for(int i=0;i<=MAXM;++i){
			if((1<<i)>step)
			  break;
			if((1<<i)&step){
				memset(zy,0,sizeof(zy));
				for(int j=1;j<=n;++j){
					if(Base[j]>1e-6){
						for(int k=1;k<=n;++k){
							zy[k]+=f[k][j][i]*Base[j];
						}
					}
				}
				memcpy(Base,zy,sizeof(zy));
			}
		}
		ans=0.0;
		int siz=line.size();
		for(int i=0;i<siz;++i){
			vector<int> &vec=point[line[i].first][line[i].second];
			double tot=0.0;
			int siz2=vec.size();
			for(int j=0;j<siz2;++j){
				tot+=Base[vec[j]];
			}
			tot/=1.0*siz2;
			ans=max(ans,tot);
		}
		memset(zy,0,sizeof(zy));
		for(int i=1;i<=n;++i){
			if(Base[i]>1e-6){
				for(int j=1;j<=n;++j){
					zy[j]+=Base[i]*f[j][i][0];
				}
			}
		}
		memcpy(Base,zy,sizeof(zy));
		for(int i=1;i<=n;++i)
		  ans=max(ans,Base[i]);
		printf("%.10lf\n",ans);
	}
	return 0;
}

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