2022蓝桥省赛 E 一种好理解的递推方法

本文介绍了解决一只甲壳虫爬树问题,每次爬升后有概率掉回树根,求从地面爬到树顶的期望爬行时间的数学模型与C++实现。关键在于找到转移方程并用特征向量方法求解期望值。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

题意:

有一只甲壳虫爬树,树高nnn,一开始位于高度为0的地方,每次要爬到iii高度的地方有pip_{i}pi的概率掉回树根,求爬到nnn的期望时间

Solution:

fif_{i}fi为当前在高度为iii的地方,去到nnn的期望时间是多少

每次爬树有两个事件,成功或不成功,期望即

fi=pi+1f0+(1−pi+1)fi+1+1 f_{i}=p_{i+1}f_{0}+(1-p_{i+1})f_{i+1}+1 fi=pi+1f0+(1pi+1)fi+1+1

这也就是转移方程,但很难递推,由于要求的是f0f_{0}f0,不妨设x=f0x=f_{0}x=f0,由于fn=0f_{n}=0fn=0,那么fif_{i}fi一定能写成aix+bia_{i}x+b_{i}aix+bi的形式,譬如

fn−1=pn(1x+0)+(1−pn)(0x+0)+1=pnx+1 f_{n-1}=p_{n}(1x+0)+(1-p_{n})(0x+0)+1=p_{n}x+1 fn1=pn(1x+0)+(1pn)(0x+0)+1=pnx+1

接着就得到fn−2=an−2x+bn−2f_{n-2}=a_{n-2}x+b_{n-2}fn2=an2x+bn2,一直到f0=a0x+b0=a0f0+b0f_{0}=a_{0}x+b_{0}=a_{0}f_{0}+b_{0}f0=a0x+b0=a0f0+b0,于是此时有

f0=b01−a0 f_{0}=\frac{b_{0}}{1-a_{0}} f0=1a0b0

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;

using ll=long long;
const int N=200005,inf=0x3fffffff;
const long long INF=0x3f3f3f3f3f3f,mod=998244353;

ll qpow(ll a,ll b)
{
	ll ret=1,base=a;
	while(b)
	{
		if(b&1) ret=ret*base%mod;
		base=base*base%mod;
		b>>=1;
	}
	return ret;
}

ll inv(ll x){return qpow(x,mod-2);}

int n;
ll p[N],a[N],b[N];

int main()
{
	cin>>n;
	for(int i=1;i<=n;i++)
	{
		ll x,y; cin>>x>>y;
		p[i]=x*inv(y)%mod;
	}
	for(int i=n-1;i>=0;i--)
	{
		a[i]=(p[i+1]+(1-p[i+1]+mod)*a[i+1]%mod)%mod;
		b[i]=((1-p[i+1]+mod)*b[i+1]+1)%mod;
	}
	cout<<b[0]*inv(1-a[0]+mod)%mod;
	return 0;
}
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