UVA11605 Lights inside a 3d Grid

题目链接:https://www.luogu.com.cn/problem/UVA11605

我们设这个大的三维矩形长宽高分别为 n , m , h n,m,h n,m,h
这显然是一道概率题
我们看到每一个点都是互相独立的
于是我们想到可以算出每一个点经过操作之后为1的概率

我们设 f [ i ] [ j ] [ k ] [ q ] f[i][j][k][q] f[i][j][k][q]代表 ( i , j , k ) (i,j,k) (i,j,k)这个点经过 q q q次操作后为 1 1 1的概率
p [ i ] [ j ] [ k ] p[i][j][k] p[i][j][k]代表随机进行一次操作,覆盖到 ( i , j , k ) (i,j,k) (i,j,k)这个点的概率

g ( x , y ) = 2 ∗ x ∗ ( n − x + 1 ) − 1 g(x,y)=2*x*(n-x+1)-1 g(x,y)=2x(nx+1)1
代表在 [ 1 , y ] [1,y] [1,y]中选择两个数 a , b a,b a,b,满足 m i n ( a , b ) < = x < = m a x ( a , b ) min(a,b)<=x<=max(a,b) min(a,b)<=x<=max(a,b)的方案数

显然 p [ i ] [ j ] [ k ] = g ( i , n ) ∗ g ( j , m ) ∗ g ( k , h ) ( n m h ) 2 p[i][j][k]=\frac{g(i,n)*g(j,m)*g(k,h)}{(nmh)^2} p[i][j][k]=(nmh)2g(i,n)g(j,m)g(k,h)
至于求 f f f,我们可以得出递推式: f [ i ] [ j ] [ k ] [ p ] = f [ i ] [ j ] [ k ] [ p − 1 ] ∗ ( 1 − p [ i ] [ j ] [ k ] ) + ( 1 − f [ i ] [ j ] [ k ] [ p − 1 ] ) ∗ p [ i ] [ j ] [ k ] f[i][j][k][p]=f[i][j][k][p-1]*(1-p[i][j][k])+(1-f[i][j][k][p-1])*p[i][j][k] f[i][j][k][p]=f[i][j][k][p1](1p[i][j][k])+(1f[i][j][k][p1])p[i][j][k]

求通项公式,可得 f [ i ] [ j ] [ k ] [ p ] = 1 2 − 1 2 ∗ ( 1 − 2 ∗ p [ i ] [ j ] [ k ] ) n f[i][j][k][p]=\frac{1}{2}-\frac{1}{2}*(1-2*p[i][j][k])^n f[i][j][k][p]=2121(12p[i][j][k])n

C o d e Code Code

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <cstring>
using namespace std;
#define int long long
const int MAXN = 100;
double p[MAXN + 10][MAXN + 10][MAXN + 10];;
inline int read();
inline int g(int x, int n){
    return 2 * x * (n - x + 1) - 1;
}

double fastpow(double x, int p){
    double ans = 1;
    while (p){
        if (p & 1)  ans = ans * x;
        x = x * x;
        p >>= 1;
    }
    return ans;
}

signed main(){
    freopen ("std.in", "r", stdin);
    freopen ("std.out", "w", stdout);
    int T = read(), Case = 1;;
    while (T--){
        printf("Case %lld: ", Case++);
        int n = read(), m = read(), h = read(), q = read();
        double ans = 0;
        for (register int i = 1; i <= n; ++i)
            for (register int j = 1; j <= m; ++j)
                for (register int k = 1; k <= h; ++k){
                    p[i][j][k] = g(i, n) * g(j, m) * g(k, h) / (double)(n * m * h * n * m * h);
                    ans += 0.5 - 0.5 * fastpow(1 - 2 * p[i][j][k], q);
                }
        printf("%.10f\n", ans);
    }
    return 0;
}

inline int read(){
    int x = 0;
    char c = getchar();
    while (!isdigit(c))c = getchar();
    while (isdigit(c)) x = (x << 1) + (x << 3) + (c & 15), c = getchar();
    return x;
}
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