Codeforces 553E Kyoya and Train

Posted 2021-01-23 emiya-wjk

题目大意

链接：CF533E

给一张(n)个点，(m)条边的图，起点(1)终点(n)，如果不能在(T)的时间内到达则需支付(X)的代价。

走每条边都会支付一定代价，经过一条边(i)的时间有(p_{i,j})的概率为(j)，最小化期望代价。

题目分析

暴力方法：期望DP

设(f_{i,j})表示在第(j)时刻，从(i)点出发，到达终点的期望花费，

设边为(e)，边上两点为(x,y)，边集为(E)，则有
[ f(x,t)=minlimits_{ein E}{val_{e}+sum_{i=1}^Tp_{e,i}cdot f(y,t+i)} ]

时间复杂度(O(ncdot T^2))。

或许你会觉得这样转移有问题，因为这不是一个DAG图，

但是，由于没有负权环，一个点不可能回到它的祖先，所以我们可以当做DAG来处理。

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现在想想怎么优化这个DP。

我们设(g_{e,t})表示(sumlimits_{i=1}^Tp_{e,i}cdot f(y,t+i))，显然有
[ f(x,t)=min{val_e+g(e,t)} ]

我们可以利用分治。

如果要求出(lleq tleq r)的所有(f(x,t))和(g(e,t))，不妨设(mid=l+r>>1)，

先求出(mid<tleq r)的(f)，并用这些(f)去更新(lleq tleq mid)的(g)，然后递归下去即可。

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（方法co自这位大佬的博客）

对于(g(e,t))，我们可以考虑把它化为卷积的形式进行更新。

令(mid=mid+1)，对于(g(e,mid-1))，我们有(g(e,mid-1)+=sumlimits_{i=0}^{r-mid+1}p_{e,i+1}cdot f(e,mid+i))

我们把(f)数组反转，(g(e,mid-1)+=sumlimits_{i=0}^{r-mid+1}p_{e,i+1}cdot f(e,r-i))。

在映射一下：(g(e,mid-1)+=sumlimits_{i=0}^{r-mid+1}p^{prime}_{e,i}cdot f^prime(e,r-mid-i))。

即：(g(e,mid-x)+=sumlimits_{i=0}^{r-mid+1}p^{prime}_{e,i}cdot f^prime(e,r-(mid-x)-i-1))

用(ans(r-(mid-x)-1))来更新(g(mid-x))，即用(ans(r-t-1))来更新(g(t))。

代码实现

#include<iostream>
#include<cstring>
#include<cmath>
#include<algorithm>
#include<cstdio>
#include<iomanip>
#include<cstdlib>
#define MAXN 1<<30
typedef long long LL;
const int N=100005;
using namespace std;
inline int Getint(){register int x=0,f=1;register char ch=getchar();while(!isdigit(ch)){if(ch=='-')f=-1;ch=getchar();}while(isdigit(ch)){x=x*10+ch-'0';ch=getchar();}return x*f;}

const double pi=acos(-1);
struct Z{
    double r,i;
    Z(double _r=0,double _i=0){r=_r,i=_i;}
    Z operator + (const Z &a)const{return Z(r+a.r,i+a.i);}
    Z operator - (const Z &a)const{return Z(r-a.r,i-a.i);}
    Z operator * (const Z &a)const{return Z(r*a.r-i*a.i,r*a.i+i*a.r);}
    Z operator / (const double &a)const{return Z(r/a,i/a);}
    Z operator /= (const double &a) {return *this=Z(r/a,i/a);}
};
void FFT(Z *a,int x,int K){
    static int rev[N],lst;
    int n=1<<x;
    if(n!=lst){
        for(int i=0;i<n;i++)rev[i]=(rev[i>>1]>>1)|((i&1)<<x-1);
        lst=n;
    }
    for(int i=0;i<n;i++)if(i<rev[i])swap(a[i],a[rev[i]]);
    for(int i=1;i<n;i<<=1){
        int tmp=i<<1;
        Z wn(cos(pi/i),sin(pi*K/i));
        for(int j=0;j<n;j+=tmp){
            Z w(1,0);
            for(int k=0;k<i;k++,w=w*wn){
                Z x=a[j+k],y=w*a[i+j+k];
                a[j+k]=x+y,a[i+j+k]=x-y;
            }
        }
    }
    if(K==-1)for(int i=0;i<n;i++)a[i]/=n;
}
Z a[N],b[N];

int n,m,T,X;
double p[105][20005];
struct node{int x,y,z;}s[105];
double mp[55][55],f[55][N],g[105][N];
void Floyd(){
    for(int k=1;k<=n;k++)
        for(int i=1;i<=n;i++)
            for(int j=1;j<=n;j++)
                mp[i][j]=min(mp[i][j],mp[i][k]+mp[k][j]);
}
void Cal(int l,int mid,int r){
    int len=r-l;
    for(int j=1;j<=m;j++){
        int x=ceil(log2(len+r-mid));
        fill(a,a+(1<<x),0),fill(b,b+(1<<x),0);
        for(int i=0;i<r-mid+1;i++)a[i].r=f[s[j].y][r-i];
        for(int i=0,lim=min(T,len);i<lim;i++)b[i].r=p[j][i+1];
        FFT(a,x,1),FFT(b,x,1);
        for(int i=0;i<(1<<x);i++)a[i]=a[i]*b[i];
        FFT(a,x,-1);
        for(int i=mid-1;i>=l;i--)g[j][i]+=a[r-i-1].r;
    }
}
void Binary(int l,int r){
    if(l==r){
        for(int i=1;i<=m;i++)
            f[s[i].x][l]=min(f[s[i].x][l],s[i].z+g[i][l]);
        return;
    }
    int mid=l+r>>1;
    Binary(mid+1,r);
    Cal(l,mid+1,r);
    Binary(l,mid);
}
int main(){
    n=Getint(),m=Getint(),T=Getint(),X=Getint();
    for(int i=1;i<=n;i++)
        for(int j=1;j<=n;j++)
            if(i^j)mp[i][j]=MAXN;
    for(int i=1;i<=m;i++){
        int x=Getint(),y=Getint(),z=Getint();
        s[i]=(node){x,y,z};
        mp[x][y]=min(mp[x][y],1.0*z);
        for(int j=1;j<=T;j++)p[i][j]=(double)Getint()/100000; 
    }
    Floyd();
    for(int j=T+1;j<=2*T;j++)f[n][j]=X;
    for(int i=1;i<n;i++){
        for(int j=0;j<=T;j++)f[i][j]=MAXN;
        for(int j=T+1;j<=2*T;j++)f[i][j]=X+mp[i][n];
    }
    Cal(1,T+1,2*T);
    Binary(0,T);
    printf("%.6f",f[1][0]);
    return 0;
}