bzoj 4899 记忆的轮廓 题解(概率dp+决策单调性优化)

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了bzoj 4899 记忆的轮廓 题解(概率dp+决策单调性优化)相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

题目背景

四次死亡轮回后,昴终于到达了贤者之塔,当代贤者夏乌拉一见到昴就上前抱住了昴“师傅!你终于回来了!你有着和师傅一样的魔女的余香,肯定是师傅”。
众所周知,大贤者是嫉妒魔女沙提拉的老公,400年前与神龙、剑圣一起封印魔女因子暴走的莎缇拉。在魔女茶会的时候,莎缇拉也表示过对昴浓浓的爱意,昴便是被莎缇拉召唤来异世界的。
而贤者之塔中的资料与试炼,似乎都指向同一种可能性……记忆的轮廓,逐渐显形……

题目描述

通往贤者之塔的路上,有许多的危机。
我们可以把这个地形看做是一颗树,根节点编号为1,目标节点编号为n,其中1-n的简单路径上,编号依次递增,在[1,n]中,一共有n个节点。
我们把编号在[1,n]的叫做正确节点,[n+1,m]的叫做错误节点。一个叶子,如果是正确节点则为正确叶子,否则称为错误叶子。
莎缇拉要帮助昴到达贤者之塔,因此现在面临着存档位置设定的问题。为了让昴成长为英雄,因此一共只有p次存档的机会,其中1和n必须存档。被莎缇拉设置为要存档的节点称为存档位置。
当然不能让昴陷入死循环,所以存档只能在正确节点上进行,而且同一个节点不能存多次档。因为通往贤者之塔的路上有影响的瘴气,因此莎缇拉假设昴每次位于树上一个节点时,都会等概率选择一个儿子走下去。每当走到一个错误叶子时,再走一步就会读档。
具体的,每次昴到达一个新的存档位置,存档点便会更新为这个位置(假如现在的存档点是i,现在走到了一个存档位置j>i,那么存档点便会更新为j)。读档的意思就是回到当前存档点。
初始昴位于1,当昴走到正确叶子n时,便结束了路程。莎缇拉想知道,最优情况下,昴结束路程的期望步数是多少?
输入格式

第一行一个正整数T表示数据组数。
接下来每组数据,首先读入三个正整数n,m,p。
接下来m-n行,描述树上所有的非正确边(正确边即连接两个正确节点的边),用两个正整数j,k表示j与k之间有一条连边,j和k可以均为错误节点,也可以一个为正确节点另一个为错误节点。数据保证j是k的父亲。
输出格式

T行每行一个实数表示每组数据的答案。请保留四位小数。

样例输入


1
3 7 2
1 4
2 5
3 6
3 7

样例输出

9.000

数据范围及约定

50%,n=p
70%,50<=p<=n<=500
100%,50<=p<=n<=700,m<=1500,T<=5
数据保证每个除了n的正确节点均有至少2个儿子,至多3个儿子。

---------------------------------------------------------------分界线---------------------------------------------------------------

考试T2,调考前刚qj过改过,确实是一道毒瘤题好题,考试时时间不够看都没看考完试才开始做了这题。

理解题理解了一节课

做题先看数据范围,否则凉凉。

我们可以看到有50%的数据是n=p的,对于n=p的情况,我们不难分析出每个点都存档是最优解,这样情况就简单很多。

接下来我们考虑怎么转移。

设个g[i]为对于一个错误节点i还要走多少步会存档。

g[i]=1+∑g[j]/du[i](j是i的儿子)。一遍dfs就可以处理出来g数组。

我们再处理数组sum,sum[i]=∑g[j](j是i的错误儿子)。

设f[i]表示正确节点i走到n的期望步数,显然f[n]=0,我们倒着递推。
f[i]=1+1/d[i]*f[i+1]+1/d[i]*sigmag[j]+f[i][j是i的错误儿子]
移项得f[i]=d[i]+f[i+1]+s[i]。

over,50pts到手。

接下来我们考虑把它优化到70pts。

设dp(i,j)表示存档点在i还有j次存档机会的最优解。

设a(i,j)表示存档点在i,从i走到正确节点j的最少期望步数。

首先我们可以o(n2)把a数组处理出来。

a(i,j)=a(i,j-1)+1+1/du(j-1)×∑(a(i,j)+g(k))k是j-1的错误儿子。

整理移项得a(i,j)=du(i,j-1)×a(i,j-1)+sum(j-1)+du(j-1)。

然后我们枚举存档点k,则dp(i,j)可以由dp(k,j-1)和a(i,k)转移。

时间复杂度O(n2p),70pts到手。

最后我们来考虑正解。其实博主并不会正解。

还是放直链吧。%%%出题人。

https://blog.csdn.net/WerKeyTom_FTD/article/details/53026266

出题人给出了三种正解。

由于第二种看起来十分好写比较优秀,博主选择了第二种。

到现在博主还是很mengbi,在这里就不给予讲解了。

如果有时间的话博主也会用其他两种方法A掉这题的。

下面是三个分数段的代码

技术图片
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cmath>
#include<vector>
const int N=3005;
using namespace std;
int first[N],nex[N],to[N],tot,vis[N],du[N];double sum[N],g[N],f[N];
void add(int a,int b)
    to[++tot]=b;nex[tot]=first[a];first[a]=tot;

void dfs(int x)
    g[x]=1.0;vis[x]=1;
    for(int i=first[x];i;i=nex[i])
        int y=to[i];
        dfs(y);
        g[x]+=1.0/du[x]*g[y];
    

int main()
    int T;
    scanf("%d",&T);
    while(T--)
        memset(du,0,sizeof(du));
        //memset(sum,0,sizeof(sum));
        memset(g,0,sizeof(g));tot=0;
        int n,m,p;
        scanf("%d%d%d",&n,&m,&p);
        for(int i=1;i<=m-n;i++)
            int a,b;
            scanf("%d%d",&a,&b);
            add(a,b);
            du[a]++;
        
        for(int i=1;i<=n;i++) du[i]++;
        for(int i=n+1;i<=m;i++)
            if(vis[i]) continue;
            dfs(i);
        
        for(int i=1;i<=n;i++)
            sum[i]=0.0;
            for(int j=first[i];j;j=nex[j])
                //if(j>n&&j<=m)
                if(to[j]>n&&to[j]<=m)
                sum[i]+=g[to[j]];
            
        
        f[n]=0.0;
        for(int i=n-1;i>=1;i--)
            f[i]=f[i+1]+sum[i]+du[i];
            //cout<<g[i]<<" ";
        
        //for(int i=n+1;i<=m;i++) /*cout<<i<<" ",*/printf("%.4lf ",g[i]);
        printf("%.4lf\n",f[1]);
    
50pts
技术图片
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<queue>
#include<cstring>
using namespace std;
#define R register
inline int read()
    R int aa=0,bb=1;char cc=getchar();
    while(cc<0||cc>9)
        if(cc==-)bb=-1;cc=getchar();
    while(cc<=9&&cc>=0)
        aa=aa*10+cc-0;cc=getchar();
    return aa*bb;

const int N=703;
const int M=1503;
struct tree
    int v,last;
tr[M*2];
int tot=0,first[M],du[M];
void add(int x,int y)
    tr[++tot].v=y;
    tr[tot].last=first[x];
    first[x]=tot;
    du[x]++;

int T,n,m,p;
bool vi[M];
double g[M],sum[N],f[N][N],fg[N][N],fi[N];
void dfs(int x)
    if(vi[x]) return;
    g[x]=1.0; vi[x]=1;
    for(R int i=first[x],v;i;i=tr[i].last)
        v=tr[i].v;
        dfs(v);
        g[x]+=1.0/du[x]*g[v];
    

int main()
    T=read();
    while(T--)
        memset(vi,0,sizeof(vi));
        memset(du,0,sizeof(du));
        memset(first,0,sizeof(first));
        tot=0;
        n=read();m=read();p=read();
        for(R int i=1,x,y;i<=m-n;i++)
            x=read();y=read();
            add(x,y);
        
        for(R int i=1;i<=n;i++)du[i]++;
        for(R int i=n+1;i<=m;i++) if(!vi[i]) dfs(i);
        for(R int i=1;i<=n;i++)
            sum[i]=0.0;
            for(R int j=first[i],v;j;j=tr[j].last)
                v=tr[j].v;
                sum[i]+=1.0*g[v];
            
        
        if(n==p)
            fi[n]=0.0;
            for(R int i=n-1;i>=1;i--)
                fi[i]=(double)(du[i]+fi[i+1]+sum[i]);
            printf("%.4lf\n",fi[1]);
            continue;
        
        
        for(R int i=1;i<=n;i++)
            fg[i][i]=0.0;
            for(R int j=i+1;j<=n;j++)
                fg[i][j]=fg[i][j-1]*du[j-1]+du[j-1]+sum[j-1];
            
        
        for(R int i=1;i<=n;i++)
            for(R int j=0;j<=p;j++)
                f[i][j]=0x7ffffff;
        for(R int i=0;i<=p;i++)  f[n][i]=0.0;
        for(R int i=n-1;i>=1;i--)
            for(R int j=1;j<p;j++)
                for(R int k=i+1;k<=n;k++)
                    f[i][j]=min( f[k][j-1]+fg[i][k], f[i][j]);
                
            
        
        printf("%.4lf\n",f[1][p-1]);
    
    return 0;
70pts
技术图片
#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<queue>
#include<cstring>
using namespace std;
#define R register
inline int read()

    R int aa=0,bb=1;char cc=getchar();
    while(cc<0||cc>9)
        if(cc==-)bb=-1;cc=getchar();
    while(cc<=9&&cc>=0)
        aa=aa*10+cc-0;cc=getchar();
    return aa*bb;

const int N=703;
const int M=1503;
struct tree
    int v,last;
tr[M*2];
int tot=0,first[M],du[M];
void add(int x,int y)

    tr[++tot].v=y;
    tr[tot].last=first[x];
    first[x]=tot;
    du[x]++;

int T,n,m,p;
bool vi[M];
double g[M],sum[N],f[N][N],fg[N][N],fi[N];
void dfs(int x)

    if(vi[x]) return;
    g[x]=1.0; vi[x]=1;
    for(R int i=first[x],v;i;i=tr[i].last)
        v=tr[i].v;
        dfs(v);
        g[x]+=1.0/du[x]*g[v];
    

int main()

    T=read();
    while(T--)
        memset(vi,0,sizeof(vi));
        memset(du,0,sizeof(du));
        memset(first,0,sizeof(first));
        tot=0;
        n=read();m=read();p=read();
        for(R int i=1,x,y;i<=m-n;i++)
            x=read();y=read();
            add(x,y);
        
        for(R int i=1;i<=n;i++)du[i]++;
        for(R int i=n+1;i<=m;i++) if(!vi[i]) dfs(i);
        for(R int i=1;i<=n;i++)
            sum[i]=0.0;
            for(R int j=first[i],v;j;j=tr[j].last)
                v=tr[j].v;
                sum[i]+=1.0*g[v];
            
        
        if(n==p)
            fi[n]=0.0;
            for(R int i=n-1;i>=1;i--)
                fi[i]=(double)(du[i]+fi[i+1]+sum[i]);
            printf("%.4lf\n",fi[1]);
            continue;
        
        
        for(R int i=1;i<=n;i++)
            fg[i][i]=0.0;
            for(R int j=i+1;j<=n;j++)
                fg[i][j]=fg[i][j-1]*du[j-1]+du[j-1]+sum[j-1];
            
        
        for(R int i=1;i<=n;i++)
            for(R int j=0;j<=p;j++)
                f[i][j]=0x7ffffff;
        for(R int i=0;i<=p;i++)  f[n][i]=0.0;
        for(R int i=n-1;i>=1;i--)
            for(R int j=1;j<p;j++)
                int r=min(i+40,n);
                for(R int k=i+1;k<=r;k++)
                    f[i][j]=min( f[k][j-1]+fg[i][k], f[i][j]);
                
            
        
        printf("%.4lf\n",f[1][p-1]);
    
    return 0;
AC

 

以上是关于bzoj 4899 记忆的轮廓 题解(概率dp+决策单调性优化)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

loj6171/bzoj4899 记忆的轮廊(期望dp+优化)

BZOJ2246 [SDOI2011]迷宫探险 记忆化搜索dp + 概率

考后反思(bzoj3940 bzoj4899 bzoj3307)

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