• 概率论期望专题




    设不同方案数为cnt p=1/cnt 1/p=cnt

    cnt=总方案数/重复的个数 这里就是一个简单的高中排列组合的知识

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    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define lowbit(x) x&(-x)
    #define ll long long
    const int mod=1e9+7; 
    int a[10];
    ll jc[105];
    ll sum;
    ll fast_mi(ll aa,ll bb){
    	ll res=1;
    	while(bb){
    		if(bb&1)res=res*aa%mod;
    		bb>>=1;
    		aa=aa*aa%mod;
    	}
    	return res;
    }
    int main(){
    	for(int i=0;i<=9;i++)cin>>a[i],sum+=a[i];
    	jc[0]=1;
    	for(int i=1;i<=sum;i++)jc[i]=jc[i-1]*i%mod;
    	sum=jc[sum];
    	for(int i=0;i<10;i++)
    	if(a[i]) 
    	sum=sum*fast_mi(jc[a[i]],mod-2)%mod;
    	cout<<sum<<endl;
    	
         return 0;
    }
    
    

    这个题有点不同 对于不同状态 有着不同的概率 所以我们要写dp方程

    期望方程一般都是从后往前写

    dp[i,j,k]表示当前有i枚金币 j枚银币 k枚铜币 满足题意的期望步数

    dp[i,j,k]=p1×dp[i+1,j,k]+p2×dp[i,j+1,k]+p3×dp[i,j,k+1]+1

    其中p1=i/i+j+k p2=j/i+j+k p3=k/i+j+k

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    #include <bits/stdc++.h>
    
    using namespace std;
    
    typedef long long ll;
    
    const int N = 100;
    double f[N + 1][N + 1][N + 1];
    
    int main() {
    	for(int i = 99; i >= 0; i--) {
    		for(int j = 99; j >= 0; j--) {
    			for(int k = 99; k >= 0; k--) {
    				double pi = (double)i / (i + j + k);
    				double pj = (double)j / (i + j + k);
    				double pk = (double)k / (i + j + k);
    				f[i][j][k] = pi * f[i + 1][j][k] + pj * f[i][j + 1][k] + pk * f[i][j][k + 1] + 1;
    			}
    		}
    	}
    	
    	int a, b, c;
    	cin >> a >> b >> c;
    	cout << fixed << setprecision(10) << f[a][b][c];
    	
    	return 0;
    }
    

    这个题是属于相互独立的

    设i为最大面值 考虑怎么才能保证一定取到i的方案数

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    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    double n,m;
    double ans = 0;
    int main()
    {
        cin >> m >> n;
        double tmp = 0;
        double last = 0;
        for(int i = 1;i<=m;i++)
        {
            tmp = pow(i/m,n);
            ans += (tmp-last)*i;
            last = tmp;
        }
        cout.setf(ios_base::fixed,ios_base::fixed);
        cout << setprecision(12) << ans << endl;
        return 0;
    }
    
    

    期望倒着推

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    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <algorithm>
    using namespace std ;
    
    int R , C ;
    double dw[1005][1005] , rg[1005][1005] , sy[1005][1005] ;
    double mag[1005][1005] ;
    
    int main(){
        while( scanf( "%d%d" , &R , &C ) != EOF ){
            for( int i = 1 ; i <= R ; i ++ )
                for( int j = 1 ; j <= C ; j ++ )
                    scanf( "%lf%lf%lf" , &sy[i][j] , &rg[i][j] , &dw[i][j] ) ;
            for( int i = 1 ; i <= R ; i ++ )
                for( int j = 1 ; j <= C ; j ++ )
                    mag[i][j] = 10000000.0 ;
            mag[R][C] = 0 ;
            for( int i = R ; i ; i -- ){
                for( int j = C ; j ; j -- ){
                    if( i == R && j == C ) continue ;
                    if( sy[i][j] == 1.00 ) continue ;
                    mag[i][j] = ( mag[i+1][j] * dw[i][j] + mag[i][j+1] * rg[i][j] + 2 ) / ( 1 - sy[i][j] ) ;
                }
            }
            printf( "%.3f\n" , mag[1][1] ) ;
        }
    }
    

    考虑初始状态dp[0,0] 可能最开始有无限个b 但是这对期望完全不会产生贡献 并且我们的式子会从他本身转移过来 所以设置dp[1,0]为初始状态

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    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define lowbit(x) x&(-x)
    #define ll long long
    const int mod=1e9+7;
    const int maxn=1e3+5;
    ll fast_mi(ll aa,ll bb){
    	ll res=1;
    	while(bb){
    		if(bb&1)res=res*aa%mod;
    		aa=aa*aa%mod;
    		bb>>=1;
    	}
    	return res;
    }
    ll dp[maxn][maxn];//dp[i,j]=pa*dp[i+1][j]+pb*dp[i][i+j]
    ll k,pa,pb;
    int main(){
    	cin>>k>>pa>>pb;
    	ll t=fast_mi(pa+pb,mod-2);
    	pa=pa*t%mod;
    	pb=pb*t%mod;
    	for(int i=k;i>=1;i--)
    	for(int j=k;j>=0;j--){
    		if(i+j>=k)
    		dp[i][j]=(i+j+pa*fast_mi(pb,mod-2)%mod)%mod;
    	else 
        dp[i][j]=(pa*dp[i+1][j]%mod+pb*dp[i][i+j]%mod)%mod;
    	}
    	cout<<dp[1][0]<<endl;
         return 0;
    }
    
    

    这个题还有点偏博弈论

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    #include<iostream>
    #include<cstdio>
    #include<algorithm>
    #include<queue>
    #include<cstring>
    #include<stack>
    #define mod 998244353LL
    #define mem(ss) memset(ss,0,sizeof(ss))
    #define ll long long
    #define io_opt ios::sync_with_stdio(false);cin.tie(0);cout.tie(0)
    using namespace std;
    ll gcd(ll a,ll b){return b==0?a:gcd(b,a%b);}
    inline int read(){int data=0;char ch=0;while (ch<'0' || ch>'9') ch=getchar();while (ch>='0' && ch<='9') data=data*10+ch-'0',ch=getchar();return data;}
    ll lowspeed(ll a,ll b,ll p){ll cur=a,ans=0;while(b){if(b&1) ans=(ans+cur)%p;cur=(cur+cur)%p;b>>=1;}return ans%p;}
    ll speed(ll a,ll b,ll p){ll cur=a,ans=1;while(b){if(b&1) ans=lowspeed(ans,cur,p)%p;cur=lowspeed(cur,cur,p)%p;b>>=1;}return ans%p;}
    ll T,A,B;
    int main(){
        io_opt;
        cin>>T;
        while(T--){
            cin>>A>>B;
            ll x=A+3*B;
            ll y=4*(A+B);
            ll gd=gcd(x,y);
            cout<<x/gd<<'/'<<y/gd<<endl;
        }
        return 0;
    }
    
    
    


    对于期望我们一般考虑期望dp或者直接贡献,即要么利用期望的线性性,要么直接公式

    而对于 pi 一般都是已知方案除以总方案。这题显然可以拆成三种贡献

    1. 已知数之间(树状数组处理)

    2.未知数之间 (经典的逆序对问题) 考虑一对数 只可能是有顺序和逆序两种关系且两种概率相同 那么贡献就为sum*(sum-1)/4 其中sum为-1的总个数

    3.已知和未知之间 枚举每个不为-1的数 设cnt1为比它大且供选择的数的个数 cnt2为比它小且可供选择的数的个数 它前面的-1的个数为res1 后面的-1的个数为res2

    cnt1res1/sum +cnt2res2/sum

    最后就是把所有的加起来

    点击查看代码
    #include<bits/stdc++.h>
    #define lowb(x) (x&(-x))
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int maxn=2e5+5;
    const ll mod=998244353;
    int n,pi,c[maxn],a[maxn],pre[maxn],sum;
    void add(int x,int val){
        for(int i=x;i<=n;i+=lowb(i)){
            c[i]+=val;
        }
    }
    ll mypow(ll a,ll b){
        ll ans=1;
        while(b){
            if(b&1)ans=ans*a%mod;
            a=a*a%mod;
            b>>=1;
        }
        return ans;
    }
    int ask(int x){
        int ans=0;
        for(int i=x;i;i-=lowb(i)){
            ans+=c[i];
        }
        return ans;
    }
    int main(){
        ll ans=0;
        scanf("%d",&n);
        for(int i=1;i<=n;++i)scanf("%d",&a[i]);
        for(int i=1;i<=n;++i){
            if(a[i]!=-1){
                ans+=ask(n)-ask(a[i]);
                add(a[i],1);
            }else{
                sum++;
            }
            pre[i]=pre[i-1]+(a[i]==-1);
            if(ans>=mod)ans-=mod; 	
        }
        ll inv=mypow(sum,mod-2);
        ll ans1=1ll*sum*(sum-1)%mod*mypow(4,mod-2)%mod;
        ans=(ans+ans1)%mod;
        for(int i=1;i<=n;++i){
            if(a[i]!=-1){
                int cnt=ask(n)-ask(a[i]);
                ll x1=1ll*pre[i]*(n-a[i]-cnt)%mod*inv%mod;
                int cnt2=ask(a[i]-1);
                ll x2=1ll*(sum-pre[i])*(a[i]-1-cnt2)%mod*inv%mod;
                ans=(ans+x1+x2)%mod;
            }
        }
        cout<<ans<<"\n";
        return 0;
    }
    
    

    对于重复独立实验 概率为p 期望为1/p

    对于第一次 拿到第一个种类的概率为 n/n 期望为1

    对于第二次 拿到第二个种类的概率为 n-1/n 期望为n/n-1

    依次类推 最终答案为 n×(1/n +1/n-1 +1/n-2 +...+1/1)

    首先 k个虫子互相独立 单独考虑一个虫子 最后答案就是k次方

    设f[i] 表示一个虫子第i天全部死完的概率 因为虫子最多存活一天 所以我们考虑前一天有多少个新虫子生出来

    有n种可能性 根据全概率公式

    因为新生出来的虫子也是乘法原理 所以有次方

    f(i)=p(0)+p(1)f(i-1)+p(2)(f(i-1)2)+...+p(n-1)*(f(n-1)(n-1))

    实话说我真的理解不了为什么这样写 真的遇到了我也不可能写出来

    乍一看 好像绿豆蛙的归宿 区别就在于这个要删除一边 这样拓扑排序就不能用了

    但是这个题只有600个点

    考虑用dp 期望逆推

    因为绿豆蛙的题目n太大了 所以不能用逆推

    期望逆着推 设dp[i,j] 表示还剩i张红 j张黑的期望取值

    此时有人会有疑问 不是逆着推嘛 怎么是从i-1和j-1转移过来

    正着推和逆着推不是这样看的 而是从设dp含义那里看 尽管是从i-1和j-1转移 但是任然是逆着推的

    点击查看代码
    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    const int N=1005;
    int n,m,l,r,v,a[N];
    double dp[N][N<<1];
    inline void cmax(double &x,double y) {
    	x=(x>y?x:y);
    }
    int main()
    {
    	freopen("pigeon.in","r",stdin);
    	freopen("pigeon.out","w",stdout);
    	scanf("%d%d%d%d%d",&n,&m,&l,&r,&v),dp[n+1][m]=v;
    	for(int i=1; i<=n; ++i) scanf("%d",&a[i]);
    	for(int i=n; i>=1; i--)
    	{
    		double sum=0;
    		for(int j=l; j<=r; ++j) sum+=dp[i+1][min(j,m)]/(r-l+1);
    		for(int j=0; j<=m; ++j) 
    cmax(dp[i][j],dp[i+1][j]+a[i]),cmax(dp[i][j],sum),sum=sum-dp[i+1][min(j+l,m)]/(r-l+1)+dp[i+1][min(j+r+1,m)]/(r-l+1);
    
    	}
        cout<<dp[1][0];
        return 0;	
    }
    
    

    点击查看代码
    #include<cstdio>
    #include<queue>
    #include<cstring>
    #include<iostream>
    using namespace std;
    int cur,n,m,s,t;
    int head[1005],p[1005];
    int dis[1005][1005],nxt[1005][1005];
    bool vis[1005],visit[1005][1005];
    double f[1005][1005];
    struct EDGE{
    	int t,next;
    }e[2005];
    #define INF 0x3f3f3f3f
    
    void add(int a,int b)
    {
    	cur++;
    	e[cur].t=b;
    	e[cur].next=head[a];
    	head[a]=cur;
    }
    
    queue < int > q;
    void SPFA(int *dis,int *nxt,int s)
    {
    	dis[s]=0;
    	q.push(s);
    	while (!q.empty())
    	{
    		int u=q.front();q.pop();
    		vis[u]=false;
    		for (int h=head[u];h!=-1;h=e[h].next)
    		{
    			int v=e[h].t;
    			if (dis[u]+1<dis[v])
    			{
    				dis[v]=dis[u]+1;
    				if (!vis[v])
    				{
    					vis[v]=true;
    					q.push(v);
    				}
    			}
    		}
    	}
    }
    double DFS(int u,int v)
    {
    	if (visit[u][v]) return f[u][v];
    	if (u==v) return 0;
    	int fir=nxt[u][v];
    	int sec=nxt[fir][v];
    	if (fir==v||sec==v) return 1;
    	f[u][v]=1;
    	for (int h=head[v];h!=-1;h=e[h].next)
    	{
    		int w=e[h].t;
    		f[u][v]+=DFS(sec,w)/(p[v]+1);
    	}
    	f[u][v]+=DFS(sec,v)/(p[v]+1);
    	visit[u][v]=true;
    	return f[u][v];
    }
    int main()
    {
    	scanf("%d%d%d%d",&n,&m,&s,&t);
    	memset(head,-1,sizeof head);
    	for (int i=1;i<=m;i++)
    	{
    		int a,b;
    		scanf("%d%d",&a,&b);
    		add(a,b);
    		add(b,a);
    		p[a]++;p[b]++;
    	}
    	for (int i=1;i<=n;i++)
    	{
    		for (int j=1;j<=n;j++)
    			dis[i][j]=nxt[i][j]=INF;
    	}
    	for (int i=1;i<=n;i++)
    	{
    		SPFA(dis[i],nxt[i],i);
    	}
    	for (int i=1;i<=n;i++)
    		for (int h=head[i];h!=-1;h=e[h].next)
    		{
    			int t=e[h].t;
    			for (int j=1;j<=n;j++)
    				if (dis[i][j]-1==dis[t][j])
    				{
    					nxt[i][j]=min(nxt[i][j],t);
    				}
    		}
    	printf("%.3lf",DFS(s,t));
    	return 0;
    } 
    

    先预处理出每次游戏之后 两者所有相差的可能性 枚举前两次游戏相差分别为i j 第三次相差起码是i+j+1

    所以再维护一个后缀就行 题目还是很简单的

    点击查看代码
    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define lowbit(x) x&(-x)
    #define ll long long
    const int maxn=2e3+5;
    const int maxm=5e3+5;
    int n;
    double tot,ans;
    int a[maxn];
    double dis[maxm],edd[maxm];
    int main(){
    	cin>>n;tot=n*(n-1)/2;tot=tot*tot*tot;
    	for(int i=1;i<=n;i++)cin>>a[i];
    	sort(a+1,a+1+n);
    	for(int i=1;i<n;i++)
    	for(int j=i+1;j<=n;j++)
    	dis[a[j]-a[i]]++;
    	for(int i=maxm-2;i>=1;i--)edd[i]=edd[i+1]+dis[i];
    	for(int i=1;i<=maxm;i++)
    	for(int j=1;maxm-j-i>=1;j++)
    		ans+=(dis[i]*dis[j]*edd[i+j+1]/tot);
    	cout<<ans;
         return 0;
    }
    
    
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