bzoj 4008: [HNOI2015]亚瑟王 (概率与期望DP)

4008: [HNOI2015]亚瑟王

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Description

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。 

Input

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。 

Output

 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。 

Sample Input

1
3 2
0.5000 2
0.3000 3
0.9000 1

Sample Output

3.2660250000

HINT

 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。 


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。 

Source

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题解:概率与期望DP

这道题之间进行期望DP应该是不太好做的,感觉如果要写期望DP就只能状压然后进行转移,然而这个数据范围必然不能状压,所以就想利用概率*权值来求期望。

这道题每种牌打出的顺序实际上是没什么影响的,而每种牌打出的概率也是相当独立的,那么可以考虑每种牌单独算对期望的贡献。还有就是对于很多轮来说有可能一张牌也出不了,这个也会间接影响出牌。

那么我们可以用f[i][j]表示到第i种牌,有j轮未打出牌的概率。那么i+1出牌只能在这j轮中。

f[i][j]*(1-p[i+1])^j->f[i+1][j] 剩下的j轮都没有打出i+1这种牌

f[i][j]*(1-(1-p[i+1])^j)->f[i+1][j-1] 剩下的j轮的某一轮打出了i+1这种牌

我们知道了这个如何计算期望呢?发现有牌打出的只有第二种情况。

ans+=f[i][j]*(1-(1-p[i+1])^j)*d[i+1]

#include
#include
#include
#include
#include
#define N 303
using namespace std;
int n,r,t;
double p[N],d[N],f[N][N];
double quickpow(double num,int x)
{
	double ans=1; double base=num;
	while (x) {
		if (x&1) ans=ans*base;
		x>>=1;
		base=base*base;
	}
	return ans;
}
int main()
{
	freopen("arthur.in","r",stdin);
	freopen("arthur.out","w",stdout);
	scanf("%d",&t);
	while (t--) {
		scanf("%d%d",&n,&r); double ans=0;
		for (int i=1;i<=n;i++) scanf("%lf%lf",&p[i],&d[i]);
		memset(f,0,sizeof(f));
		f[0][r]=1;
		for (int i=0;i<=n;i++)
		 for (int j=r;j>=0;j--) {
		 	double t=quickpow(1.0-p[i+1],j);
		 	f[i+1][j]+=f[i][j]*t;
		 	if (j) {
		 		f[i+1][j-1]+=f[i][j]*(1.0-t);
		 		ans+=f[i][j]*(1.0-t)*d[i+1];
			 } 
		 }
		printf("%.10lf\n",ans);
	}
}



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