[概率期望]TheSwaps

探讨了通过k次随机交换整数字符串中数字位置后,各位置数字期望值的计算方法。利用概率论原理,给出了计算每一轮交换后数字保持不变的概率公式,并最终求得每个位置数字的期望值。

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题目描述

Alice得到了一个整数, 她将其视作长度为n的字符串S。为了好玩,她进行了k次如下操作:
1) 随机选取两个不同的位置x和y(即每次操作, {

分析

显然的概率期望
ans=ni=1×ans=∑i=1n每位期望值×每位被选出的概率
第i位被求出的概率为i×(ni+1)n×(n+1)/2i×(n−i+1)n×(n+1)/2
那么k次交换后期望值为?
我们设q次交换后第i位数位仍等于初始数位的概率,那么有:
q=q×(1n1n×(n1)/2)+1qn×(n1)/2q=q×(1−n−1n×(n−1)/2)+1−qn×(n−1)/2
然后有性质:如果第i位不为ai,那么第i位是a中其他任何数的概率都是一样的。
因此如果k次交换后,第i位为ai的概率是x。
那么第i位的期望值为ai×x+sumain1×(1x)ai×x+sum−ain−1×(1−x)
为了满足题目的基本精度要求,我只输出了七位小数

#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#define rep(i,a,b) for (i=a;i<=b;i++)
double ans;
char s[1000001];
int n,k,a[1000001],sum;
using namespace std;
int main() {
    int i;
    scanf("%s",&s);
    n=strlen(s);
    scanf("%d",&k);
    rep(i,0,n-1) a[i+1]=s[i]-'0',sum+=a[i+1];
    double x=1.0;
    rep(i,1,k) x=x*(1.0-(n-1.0)*2.0/(n*(n-1.0)))+(1.0-x)*2.0/(n*(n-1.0));
    rep(i,1,n) ans+=((double)a[i]*x+(double)(sum-a[i])/(double)(n-1.0)*(1.0-x))*((double)i*(n-i+1.0)*2.0/(double)(n*(n+1.0)));
    printf("%.7lf",ans);
}
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