Poj 2096 Collecting Bugs (概率DP求期望)

本文介绍了一种通过概率计算预测软件被认定为“恶心”的平均时间的方法。具体来说,是计算在一个具有多个子系统和多种类型bug的软件中,找到所有类型的bug并在每个子系统中至少找到一个bug所需的平均天数。

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C - Collecting Bugs
Time Limit:10000MS     Memory Limit:64000KB     64bit IO Format:%I64d & %I64u
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Description

Ivan is fond of collecting. Unlike other people who collect post stamps, coins or other material stuff, he collects software bugs. When Ivan gets a new program, he classifies all possible bugs into n categories. Each day he discovers exactly one bug in the program and adds information about it and its category into a spreadsheet. When he finds bugs in all bug categories, he calls the program disgusting, publishes this spreadsheet on his home page, and forgets completely about the program. 
Two companies, Macrosoft and Microhard are in tight competition. Microhard wants to decrease sales of one Macrosoft program. They hire Ivan to prove that the program in question is disgusting. However, Ivan has a complicated problem. This new program has s subcomponents, and finding bugs of all types in each subcomponent would take too long before the target could be reached. So Ivan and Microhard agreed to use a simpler criteria --- Ivan should find at least one bug in each subsystem and at least one bug of each category. 
Macrosoft knows about these plans and it wants to estimate the time that is required for Ivan to call its program disgusting. It's important because the company releases a new version soon, so it can correct its plans and release it quicker. Nobody would be interested in Ivan's opinion about the reliability of the obsolete version. 
A bug found in the program can be of any category with equal probability. Similarly, the bug can be found in any given subsystem with equal probability. Any particular bug cannot belong to two different categories or happen simultaneously in two different subsystems. The number of bugs in the program is almost infinite, so the probability of finding a new bug of some category in some subsystem does not reduce after finding any number of bugs of that category in that subsystem. 
Find an average time (in days of Ivan's work) required to name the program disgusting.

Input

Input file contains two integer numbers, n and s (0 < n, s <= 1 000).

Output

Output the expectation of the Ivan's working days needed to call the program disgusting, accurate to 4 digits after the decimal point.

Sample Input

1 2

Sample Output

3.0000

题目大意

 

一个软件有 s 个子系统,存在 n 种 bug。某人一天能找到一个 bug。问,在这个软件中找齐 n 种 bug,

并且每个子系统中至少包含一个 bug 的时间的期望值(单位:天)。注意:bug 是无限多的,每个 bug

属于任何一种 bug 的概率都是 1/n;出现在每个系统是等可能的,为 1/s。

 

做法分析

 

令 f[i][j] 表示已经找到了 i 种 bug,且 j 个子系统至少包含一个 bug,距离完成目标需要的时间的期望。

目标状态是 f[0][0]


再过一天找到一个 bug 可能是如下的情况:

        1. 这个 bug 的种类是 已经找到的 并且 出现在 已经找到 bug 的子系统中

        2. 这个 bug 的种类是 已经找到的 并且 出现在 没有找到 bug 的子系统中

        3. 这个 bug 的种类是 没有找到的 并且 出现在 已经找到 bug 的子系统中

        4. 这个 bug 的种类是 没有找到的 并且 出现在 没有找到 bug 的子系统中

 

经过简单的分析,不难得出如下递推过程:

        f[i][j] =    i/n*j/s*f[i][j]

                     + i/n*(s-j)/s*f[i][j+1]

                     + (n-i)/n*j/s*f[i+1][j]

                     + (n-i)/n*(s-j)/s*f[i+1][j+1]

 

移项可得

         (1-(i*j)/(n*s))f[i][j] =    i/n*(s-j)/s*f[i][j+1]

                                          + (n-i)/n*j/s*f[i+1][j]

                                          + (n-i)/n*(s-j)/s*f[i+1][j+1]

逆向递推即可

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
using namespace std;
double f[1005][1005];
int main()
{
    int n,s;
    while(scanf("%d%d",&n,&s)!=EOF)
    {
        memset(f,0,sizeof(f));
        for(int i=n;i>=0;i--)
        {
            for(int j=s;j>=0;j--)
            {
                if(i==n&&j==s)
                    continue;
                double p1=double(s-j)*i/n/s;
                double p2=double(n-i)*j/n/s;
                double p3=double(n-i)*(s-j)/n/s;
                double p0=1.0-double(i*j)/n/s;
                f[i][j]=p1*f[i][j+1]+p2*f[i+1][j]+p3*f[i+1][j+1]+1;
                f[i][j]/=p0;
            }
        }
        printf("%.4f\n",f[0][0]);
    }
    return 0;
}

 

1. 用户与权限管理模块 角色管理: 学生:查看实验室信息、预约设备、提交耗材申请、参与安全考核 教师:管理课题组预约、审批学生耗材申请、查看本课题组使用记录 管理员:设备全生命周期管理、审核预约、耗材采购与分发、安全检查 用户操作: 登录认证:统一身份认证(对接学号 / 工号系统,模拟实现),支持密码重置 信息管理:学生 / 教师维护个人信息(联系方式、所属院系),管理员管理所有用户 权限控制:不同角色仅可见对应功能(如学生不可删除设备信息) 2. 实验室与设备管理模块 实验室信息管理: 基础信息:实验室编号、名称、位置、容纳人数、开放时间、负责人 功能分类:按学科(计算机实验室 / 电子实验室 / 化学实验室)标记,关联可开展实验类型 状态展示:实时显示当前使用人数、设备运行状态(正常 / 故障) 设备管理: 设备档案:名称、型号、规格、购置日期、单价、生产厂家、存放位置、责任人 全生命周期管理: 入库登记:管理员录入新设备信息,生成唯一资产编号 维护记录:记录维修、校准、保养信息(时间、内容、执行人) 报废处理:登记报废原因、时间,更新设备状态为 "已报废" 设备查询:支持按名称、型号、状态多条件检索,显示设备当前可用情况 3. 预约与使用模块 预约管理: 预约规则:学生可预约未来 7 天内的设备 / 实验室,单次最长 4 小时(可设置) 预约流程:选择实验室→选择设备→选择时间段→提交申请(需填写实验目的) 审核机制:普通实验自动通过,高危实验(如化学实验)需教师审核 使用记录: 签到 / 签退:到达实验室后扫码签到,离开时签退,系统自动记录实际使用时长 使用登记:填写实验内容、设备运行情况(正常 / 异常),异常情况需详细描述 违规管理:迟到 15 分钟自动取消预约,多次违规限制预约权限 4. 耗材与安全管理模块 耗材管理: 耗材档案:名称、规格、数量、存放位置、
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