• HDU4089 Activation(概率DP+处理环迭代式子)


    题意:有n个人排队等着在官网上激活游戏。Tomato排在第m个。
    对于队列中的第一个人。有一下情况:
    1、激活失败,留在队列中等待下一次激活(概率为p1)
    2、失去连接,出队列,然后排在队列的最后(概率为p2)
    3、激活成功,离开队列(概率为p3)
    4、服务器瘫痪,服务器停止激活,所有人都无法激活了。
    求服务器瘫痪时Tomato在队列中的位置<=k的概率

    分析:
    设dp[i][j]表示i个人排队,Tomato排在第j个位置,达到目标状态的概率(j<=i)
    dp[n][m]就是所求

    对于1,2,3的问题显然有表达式:

    dp[i][j] = p1*dp[i][j] + p2*dp[i][j-1] + p3*dp[i-1][j-1];
    对于4我们怎么考虑呢?
    我们发现对于 j<=k 的时候怎么移动对于结果来说都是1,而j>k的时候对于结果来说是0
    所以我们要分类讨论:
    1<=j<=k
    dp[i][j] = p1*dp[i][j] + p2*dp[i][j-1] + p3*dp[i-1][j-1] + p4; 

    k<j<=i
    dp[i][j] = p1*dp[i][j] + p2*dp[i][j-1] + p3*dp[i-1][j-1];

    我们在仔细观察,2号操作是“出队列,然后排在队列的最后” 那如果当前就是在1位置,那这个结果后应该是排到最后,而不是1-1;
    所以有特判:
    j==1;
    dp[i][j] = p1*dp[i][j] + p2*dp[i][i] + p4;
    故最终:
    j==1:    dp[i][1]=p1*dp[i][1]+p2*dp[i][i]+p4;
    2<=j<=k: dp[i][j]=p1*dp[i][j]+p2*dp[i][j-1]+p3*dp[i-1][j-1]+p4;
    k<j<=i:  dp[i][j]=p1*dp[i][j]+p2*dp[i][j-1]+p3*dp[i-1][j-1];
    化简:
    j==1:    dp[i][1]=p*dp[i][i]+p41;
    2<=j<=k: dp[i][j]=p*dp[i][j-1]+p31*dp[i-1][j-1]+p41;
    k<j<=i:  dp[i][j]=p*dp[i][j-1]+p31*dp[i-1][j-1];
    
    其中:
    p=p2/(1-p1);
    p31=p3/(1-p1)
    p41=p4/(1-p1)
    由上面的式子可以看出,求dp[i][j]的时候dp[i-1][j-1]是已经计算出来了的。我们不妨把后面的部分用c数组保存起来,得

    当j=1时,dp[i][j] = p21*dp[i][i]+c[1];

    当1<j<=k时,dp[i][j]= p21*dp[i][j-1]+c[j],其中,c[j]=p31*dp[i-1][j-1]+p41;

    当k<j<=i时,dp[i][j] = p21*dp[i][j-1]+c[j],其中c[j]=p31*dp[i-1][j-1];

    显然,dp[i][1]与dp[i][i]有关,而dp[i][j]又与dp[i][j-1]有关,这样就形成了一个环。所以,我们先利用上面3个式子迭代求出dp[i][i]:

    dp[i][i]=dp[i][i]*p21^i+c[1]*p21^i-1+c[2]*p21^i-2+......+c[i];变个形即可求出dp[i][i]

    得出dp[i][i],那么dp[i][1]也可以得出,之后就递推就行了。

    求dp[i][i]的公式在草稿纸上演算下即可:

    例如:

    a[3]=w*a[2]+c[3]..1

    a[2]=w*a[1]+c[2]..2

    a[1]=w*a[n]+c[1]..3

    把3代入2在代入3,未知量只有一个a[3];

    必须特判下p4 接近 0的情况,不然计算代价奇高 

    超内存

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    const int N=2005;
    const double eps=1e-5;
    double c[N],pp[N],dp[N][N];
    int main()
    {
        int n,m,k;
        double p1,p2,p3,p4;
        while(~scanf("%d%d%d%lf%lf%lf%lf",&n,&m,&k,&p1,&p2,&p3,&p4))
        {
            if(p4<eps)
            {
                printf("0.00000
    ");
                continue;
            }
            double p=p2/(1-p1);
            double p41=p4/(1-p1);
            double p31=p3/(1-p1);
            pp[0]=1.0;
            for(int i=1 ; i<=n ; i++)
            pp[i]=p*pp[i-1];
            dp[1][1]=p41/(1-p);
            c[1]=p41;
            for(int i=2 ; i<=n ; i++)
            {
                for(int j=2 ; j<=k ; j++)
                c[j]=p31*dp[i-1][j-1]+p41;
                for(int j=k+1 ; j<=i ; j++)
                c[j]=p31*dp[i-1][j-1];
                double tmp=c[1]*pp[i-1];
                for(int j=2 ; j<=i ; j++)
                tmp+=c[j]*pp[i-j];
                dp[i][i]=tmp/(1-pp[i]);
                dp[i][1]=p*dp[i][i]+c[1];
                for(int j=2 ; j<i ; j++)
                dp[i][j]=p*dp[i][j-1]+c[j];
            }
            printf("%.5lf
    ",dp[n][m]);
        }
    }
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    卡内存:不预处理PP

    #include <iostream>
    #include <cstdio>
    #include <memory.h>
    using namespace std;
    const int maxn = 2005;
    int n, m, k;
    double p1, p2, p3, p4, p21, p31, p41;
    double dp[maxn][maxn], c[maxn];
    double eps = 1e-5;
    int main()
    {
        while(~scanf("%d%d%d%lf%lf%lf%lf", &n, &m, &k, &p1, &p2, &p3, &p4)){
            if(p4<eps){
                printf("0.00000
    ");continue;
            }
            p21 = p2/(1-p1);
            p31 = p3/(1-p1);
            p41 = p4/(1-p1);
            dp[1][1]=p41/(1-p21);
            for(int i=2;i<=n;i++){
                for(int j=1;j<=i;j++){
                    if(j==1)c[j]=p41;
                    else if(j<=k)c[j]=p31*dp[i-1][j-1]+p41;
                    else c[j]=p31*dp[i-1][j-1];
                }
                double tmp=0, pp=1;
                for(int j=i;j>=1;j--){
                    tmp+=c[j]*pp;
                    pp*=p21;
                }
                dp[i][i]=tmp/(1-pp);
                dp[i][1]=p21*dp[i][i]+p41;
                for(int j=2;j<i;j++){
                    dp[i][j]=p21*dp[i][j-1]+c[j];
                }
            }
            printf("%.5f
    ", dp[n][m]);
        }
        return 0;
    }
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    滚动数组优化:

    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<algorithm>
    #include<cmath>
    #include<cstring>
    #include<string.h>
    using namespace std;
    const int maxn=2004;
    double dp[2][maxn];
    int n,m,k;
    double p4,p1,p2,p3;
    double p21,p31,p41;
    double c[maxn];
    int main()
    {
        while(~scanf("%d%d%d",&n,&m,&k))
        {
            scanf("%lf%lf%lf%lf",&p1,&p2,&p3,&p4);
            if(p4<1e-5)
            {
                printf("0.00000
    ");
                continue;
            }
            memset(dp,0,sizeof dp);
            p21=p2/(1-p1);
            p31=p3/(1-p1);
            p41=p4/(1-p1);
            dp[0][1]=p4/(1-p1-p2);
            double ans,sum;
            int i,j;
            int now=0;
            for(i=2;i<=n;i++)
            {
                now=now^1;
                for(j=i;j>=2;j--)
                {
                    c[j]=p31*dp[now^1][j-1];
                    if(j<=k)c[j]+=p41;
                }
                c[1]=p41;
                ans=1;
                sum=0;
                for(j=i;j>=1;j--)
                {
                    sum+=ans*c[j];
                    ans*=p21;
                }
                dp[now][i]=sum/(1-ans);
                dp[now][0]=dp[now][i];
                for(j=1;j<i;j++)
                {
                    dp[now][j]=p21*dp[now][j-1]+c[j];
                }
            }
            printf("%.5f
    ",dp[now][m]);
        }
        return 0;
    }
    View Code
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