hdu 4418 高斯消元解方程求期望

题意: 

一个人在一条线段来回走(遇到线段端点就转变方向)，现在他从起点出发，并有一个初始方向，

        每次都可以走1, 2, 3 ..... m步，都有对应着一个概率。问你他走到终点的概率

思路：

        方向问题很是问题，我们可以把线段改造成环，具体我们可以把除端点以外的点作为另一个半圆 和原来的线段拼成一个环，

方向就单一了，用dp[i]表示在i点的时候到达终点的期望步数，则dp[i]=dp[(i+1)%N]*p1+E[(i+2)%N]*p2+…E[(i+m)%N]*pm+1。

        这里N为变成环以后的点数。注意到有些点是无法到达的，自然这些点的期望是无意义的，可以理解成正无穷，在实际列方程的         时候，我们不需要把这些点列入方程中去，这样避免解方程的时候出现问题。所以我们可以先从起点进行bfs，将能到达的点             进行标号， 搜完后，有标号的点都是方程的未知数。然后对每个能到达的点列一个方程，高斯消元解出dp[起点]就是答案。

代码：

#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <cmath>
#include <queue>
#include <algorithm>
using namespace std;
const int maxn = 203;
const double  eps = 1e-9;
//高斯消元白书模板
//n ： 未知数个数，   a[][]为增广矩阵
//把解放在    a[][n]中
bool gauss(double a[][maxn], int n) {
    int i, j, k, r;
    for (i = 0; i < n; i++) {
        r = i;
        for (j = i + 1; j < n; j++)
            if (fabs(a[j][i]) > fabs(a[r][i]))
                r = j;

        if (fabs(a[r][i]) < eps)
            return 0;

        if (r != i)
            for (j = 0; j <= n; j++)
                swap(a[r][j], a[i][j]);


		//根据精度需要选择以下其一：
        //低精度
        for (k = i + 1; k < n; k++) {
            r = a[k][i] / a[i][j];
            for (j = i; j <= n; j++)
                a[k][j] -= r * a[i][j];
        }
        //

        //高精度
        for (j = n; j >= i; j--)
            for (k = i + 1; k < n; k++)
                a[k][j] -= a[k][i] / a[i][i] * a[i][j];
        //
    }

	//回代过程
    for (i = n - 1; i >= 0; i--) {
        for (j = i + 1; j < n; j++)
            a[i][n] -= a[j][n] * a[i][j];
        a[i][n] /= a[i][i];
    }
    return 1;
}
int n, m, t, s, d, N;
double p[103];
int idx[maxn], id;   //idx给能到达的点标号，id为能到达的点的个数，也是方程未知数的个数
void bfs(int s) {
    id = 0;
    memset(idx, -1, sizeof(idx));
    queue<int> q;
    q.push(s);
    idx[s] = id++;
    int i;
    while (!q.empty()) {
        int u = q.front();
        q.pop();
        for (i = 1; i <= m; i++) {
            if (fabs(p[i]) < eps)
                continue;
            int v = (u + i) % N;
            if (idx[v] == -1) {
                idx[v] = id++;
                q.push(v);
            }
        }
    }
}
double a[maxn][maxn];
//s起点  t终点
int main() {
    int i, j, cas;
    scanf("%d", &cas);
    while (cas--) {
        scanf("%d%d%d%d%d", &n, &m, &t, &s, &d);
        for (i = 1; i <= m; i++) {
            scanf("%lf", &p[i]);
            p[i] /= 100;
        }
        if(s == t) {    //必须特判
            printf("0.00\n");
            continue;
        }
        N = (n - 1) << 1;
        if (d == 1) s = N - s;

        bfs(s);
        if (idx[t] == -1 && idx[N-t] == -1) {
            printf("Impossible !\n");
            continue;
        }
		//id变成了方程组未知数的个数
        memset(a, 0, sizeof(a));
        for(i = 0; i < N; i++)
            if(~idx[i]) {
                a[idx[i]][idx[i]] = 1;
                if(i == t || i == N-t)
                    continue;
                for(j = 1; j <= m; j++) {
                    int v = (i+j)%N;
                    if(idx[v] != -1) {
                        a[idx[i]][idx[v]] -= p[j];
                        a[idx[i]][id] += j*p[j];
                    }
                }
            }
        if(gauss(a, id)) printf("%.2f\n", a[idx[s]][id]);
        else printf("Impossible !\n");
    }
    return 0;
}