• BZOJ3270:博物馆(高斯消元)


    Description

    有一天Petya和他的朋友Vasya在进行他们众多旅行中的一次旅行,他们决定去参观一座城堡博物馆。这座博物馆有着特别的样式。它包含由m条走廊连接的n间房间,并且满足可以从任何一间房间到任何一间别的房间。
    两个人在博物馆里逛了一会儿后两人决定分头行动,去看各自感兴趣的艺术品。他们约定在下午六点到一间房间会合。然而他们忘记了一件重要的事:他们并没有选好在哪儿碰面。等时间到六点,他们开始在博物馆里到处乱跑来找到对方(他们没法给对方打电话因为电话漫游费是很贵的)
    不过,尽管他们到处乱跑,但他们还没有看完足够的艺术品,因此他们每个人采取如下的行动方法:每一分钟做决定往哪里走,有Pi 的概率在这分钟内不去其他地方(即呆在房间不动),有1-Pi 的概率他会在相邻的房间中等可能的选择一间并沿着走廊过去。这里的i指的是当期所在房间的序号。在古代建造是一件花费非常大的事,因此每条走廊会连接两个不同的房间,并且任意两个房间至多被一条走廊连接。
    两个男孩同时行动。由于走廊很暗,两人不可能在走廊碰面,不过他们可以从走廊的两个方向通行。(此外,两个男孩可以同时地穿过同一条走廊却不会相遇)两个男孩按照上述方法行动直到他们碰面为止。更进一步地说,当两个人在某个时刻选择前往同一间房间,那么他们就会在那个房间相遇。
    两个男孩现在分别处在a,b两个房间,求两人在每间房间相遇的概率。

    Input

    第一行包含四个整数,n表示房间的个数;m表示走廊的数目;a,b (1 ≤ a, b ≤ n),表示两个男孩的初始位置。
    之后m行每行包含两个整数,表示走廊所连接的两个房间。
    之后n行每行一个至多精确到小数点后四位的实数 表示待在每间房间的概率。
    题目保证每个房间都可以由其他任何房间通过走廊走到。

    Output

    输出一行包含n个由空格分隔的数字,注意最后一个数字后也有空格,第i个数字代表两个人在第i间房间碰面的概率(输出保留6位小数)
    注意最后一个数字后面也有一个空格

    Sample Input

    2 1 1 2
    1 2
    0.5
    0.5

    Sample Output

    0.500000 0.500000

    HINT

    对于100%的数据有 n <= 20,n-1 <= m <= n(n-1)/2

    Solution

    虽然是个sb题但是$1A$就很得劲了。因为省的调了

    设$ans_{x,y}$表示第一个人在$x$点,第二个人在$y$点的概率。同时设$fx,fy$分别为$x$和$y$的相邻点,$d_i$表示$i$点的度数。

    那么就有公式

    $ans_{x,y}=p_x imes p_y imes ans_{x,y}$(两个人都停在原地)
    $~~~~~~~~~~~~~~+(1-p_x) imes(1-p_y) imessum ans_{fx,fy} imesfrac{1}{d_{fx} imes d_{fy}}$(两个人都走)
    $~~~~~~~~~~~~~~+p_x imes(1-p_y) imessum ans_{x,fy} imesfrac{1}{d_{fy}}$(只有第二个人走)
    $~~~~~~~~~~~~~~+(1-p_x) imes p_y imessum ans_{fx,y} imesfrac{1}{d_{fx}}$(只有第一个人走)

    把每一个$ans_{x,y}$看做一个未知数,然后就可以列出来$n^2$个方程组。高斯消元一下就可以求出来每一个$ans_{x,y}$了。

    注意构造矩阵的时候可能状态$(fx,fy)$已经结束了(也就是$fx=fy$)所以不能从那里转移来。

    Code

     1 #include<iostream>
     2 #include<cstdio>
     3 #include<cmath>
     4 #define N (409)
     5 using namespace std;
     6 
     7 struct Node{int x,y;}A[N];
     8 struct Edge{int to,next;}edge[N];
     9 double f[N][N],ans[N],p[N];
    10 int n,m,s,e,u,v,c,id_num,id[N][N];
    11 int head[N],Ind[N],num_edge;
    12 
    13 void add(int u,int v)
    14 {
    15     Ind[v]++;
    16     edge[++num_edge].to=v;
    17     edge[num_edge].next=head[u];
    18     head[u]=num_edge;
    19 }
    20 
    21 void Build()
    22 {
    23     for (int i=1; i<=c; ++i)
    24     {
    25         int x=A[i].x,y=A[i].y;
    26         if (x!=y) f[i][i]=(1-p[x]*p[y]);
    27         else f[i][i]=1;
    28         for (int j=head[x]; j; j=edge[j].next)
    29             for (int k=head[y]; k; k=edge[k].next)
    30             {
    31                 int fx=edge[j].to,fy=edge[k].to;
    32                 if (fx==fy) continue;
    33                 f[i][id[fx][fy]]=-1.0/(Ind[fx]*Ind[fy])*(1-p[fx])*(1-p[fy]);
    34             }
    35         for (int j=head[x]; j; j=edge[j].next)
    36         {
    37             int fx=edge[j].to;
    38             if (fx==y) continue;
    39             f[i][id[fx][y]]=-1.0/(Ind[fx])*(1-p[fx])*p[y];
    40         }
    41         for (int j=head[y]; j; j=edge[j].next)
    42         {
    43             int fy=edge[j].to;
    44             if (x==fy) continue;
    45             f[i][id[x][fy]]=-1.0/(Ind[fy])*p[x]*(1-p[fy]);
    46         }
    47         if (x==s && y==e) f[i][c+1]=1;
    48     }
    49 }
    50 
    51 void Gauss()
    52 {
    53     for (int i=1; i<=c; ++i)
    54     {
    55         int num=i;
    56         for (int j=i+1; j<=c; ++j)
    57             if (fabs(f[j][i])>fabs(f[num][i])) num=j;
    58         if (num!=i) swap(f[i],f[num]);
    59         for (int j=i+1; j<=c; ++j)
    60         {
    61             double t=f[j][i]/f[i][i];
    62             for (int k=i; k<=c+1; ++k)
    63                 f[j][k]-=t*f[i][k];
    64         }
    65     }
    66     for (int i=c; i>=1; --i)
    67     {
    68         for (int j=i+1; j<=c; ++j)
    69             f[i][c+1]-=f[i][j]*ans[j];
    70         ans[i]=f[i][c+1]/f[i][i];
    71     }
    72 }
    73 
    74 int main()
    75 {
    76     scanf("%d%d%d%d",&n,&m,&s,&e);
    77     for (int i=1; i<=m; ++i)
    78     {
    79         scanf("%d%d",&u,&v);
    80         add(u,v); add(v,u);
    81     }
    82     for (int i=1; i<=n; ++i)
    83         scanf("%lf",&p[i]);
    84     for (int i=1; i<=n; ++i)
    85         for (int j=1; j<=n; ++j)
    86         {
    87             id[i][j]=++c;
    88             A[c]=(Node){i,j};
    89         }
    90     Build();
    91     Gauss();
    92     for (int i=1; i<=n; ++i)
    93         printf("%.6lf ",ans[id[i][i]]);
    94 }
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