这题和 https://atcoder.jp/contests/abc189/tasks/abc189_f 是相似的。
首先我们设\(f(mask,number)\)表示考虑若干个数,目前出现的差在\(mask\)中,最后一个数是\(number\)时,数列的期望长度。
但是我们发现这样比较难以转移,因为我们不知道转移过来的状态是否是合法的。(比如当你是rolled最后一个数的时候,mask只能包含rolled中出现的差,不能包含其它的数)
那么,我们不妨倒过来考虑——设\(f(mask,number)\)表示后面的若干个数中(因为数组是可以无限长的,故不存在什么合法不合法的问题),出现的差为mask,最前面的数为number时的答案。
则最终答案就是\(f(begin,rolled.back())\),其中\(begin\)包含了所有不在\(rolled\)中的差。
于是我们就可以得到转移方程式:
\[f(mask,number)= \frac{1}{D} \sum_{number'=1}^{D} f(mask',number')+1 \]若\(ch=|number-number'|\)在\(mask\)中,则\(mask'\)等于\(mask\)除去\(ch\)后的集合;否则\(mask'\)等于\(mask\)。(表示之前出现过了)
那么现在有一个问题——\(mask'\)是有可能等于\(mask\)的,那转移必将出现循环,该如何解决?
考虑对于每一个\(number\),都会得到像上面转移那样的方程,故\(D\)个不同的\(number\)就构成了一个方程组。我们对其高斯消元,就可以解出每一个\(f(mask,number)\)了。
具体的,我们从小到大枚举\(mask\)(但\(f(0,number)=0\)是已知的,故\(mask\)要从\(1\)枚举),如果\(mask'=mask\),那么将\(number'\)的系数减去\(\frac{1}{D}\);否则将常数项加上\(\frac{1}{D} f(mask',number')\),并且常数项一开始的值为\(1\)(因为转移后面有一个\(+1\))。
时间复杂度为\(O(2^DD^3)\)。
#include<bits/stdc++.h> #define debug(...) std::cerr<<#__VA_ARGS__<<" : "<<__VA_ARGS__<<std::endl int pos[18],vis[18]; double a[18][18],f[1<<18][18]; void gauss(int n) { memset(pos,0,sizeof pos); memset(vis,0,sizeof vis); for(int i=1;i<=n;i++) { int maxp=0; for(int j=1;j<=n;j++) if((!maxp||abs(a[maxp][i])<abs(a[j][i]))&&!vis[j]) maxp=j; if(a[maxp][i]==0) { puts("No Solution"); exit(0); } pos[i]=maxp,vis[maxp]=1; double tim=a[maxp][i]; for(int j=i;j<=n+1;j++) a[maxp][j]/=tim; for(int j=1;j<=n;j++) { if(j==maxp) continue; double tim=a[j][i]; for(int k=i;k<=n+1;k++) a[j][k]-=a[maxp][k]*tim; } } } struct SeeAllDifferences { double solve(int D,std::vector<int> rolled) { for(int mask=1;mask<(1<<D);mask++) { memset(a,0,sizeof a); for(int x=0;x<D;x++) a[x+1][x+1]=a[x+1][D+1]=1; for(int x=0;x<D;x++) for(int y=0;y<D;y++) { int diff=abs(x-y); if(mask&(1<<diff)) { a[x+1][D+1]+=f[mask^(1<<diff)][y]/(double)D; } else { a[x+1][y+1]-=1.0/(double)D; } } gauss(D); for(int x=0;x<D;x++) f[mask][x]=a[pos[x+1]][D+1]; } int mask=(1<<D)-1; for(int i=1;i<(int)rolled.size();i++) { int diff=abs(rolled[i]-rolled[i-1]); if(mask&(1<<diff)) mask^=1<<diff; } return f[mask][rolled.back()-1]; } };