POJ 3744 Scout YYF I 矩阵快速幂

本文针对POJ3744题目的解决方法进行了详细的解析,通过矩阵快速幂的方法来计算主角安全通过布满地雷的道路的概率。文章首先介绍了题目的背景和要求,然后深入分析了题目背后的数学原理,并给出了具体的实现代码。

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Scout YYF I
Time Limit: 1000MS Memory Limit: 65536K
Total Submissions: 4452 Accepted: 1159

Description

YYF is a couragous scout. Now he is on a dangerous mission which is to penetrate into the enemy's base. After overcoming a series difficulties, YYF is now at the start of enemy's famous "mine road". This is a very long road, on which there are numbers of mines. At first, YYF is at step one. For each step after that, YYF will walk one step with a probability of p, or jump two step with a probality of 1- p. Here is the task, given the place of each mine, please calculate the probality that YYF can go through the "mine road" safely.

Input

The input contains many test cases ended with EOF.
Each test case contains two lines.
The First line of each test case is N (1 ≤ N ≤ 10) and p (0.25 ≤ p ≤ 0.75) seperated by a single blank, standing for the number of mines and the probability to walk one step.
The Second line of each test case is N integer standing for the place of N mines. Each integer is in the range of [1, 100000000].

Output

For each test case, output the probabilty in a single line with the precision to 7 digits after the decimal point.

Sample Input

1 0.5
2
2 0.5
2 4

Sample Output

0.5000000
0.2500000

Source

 
题目大意:给你N个地雷mine[N](均在x轴上)以及一个概率p(0.25 <= p <= 0.75) ,规定起始坐标为1。以x轴正方向为正向,p的概率正向移动一个单位,(1-p)的概率正向移动两位,问你有多少的概率使得不踩到任意一个地雷上。
 
题目分析:由递推公式易知走到第n个点的概率为F(n) = p * F(n - 1) + (1 - p) * F(n - 2)。
为此我们可以构造这样一个矩阵A =  |       p        1  |,可以得到 | F(n - 1)  F(n - 2) | *  |       p        1  |     =   | F(n)    F(n - 1) |。
                                               | (1 - p)   0  |                                            | (1 - p)   0  |
那么F(n)即为 A ^ n。规定A^0 = E(单位矩阵)。
假设第一个地雷坐标为i, 第二个地雷坐标为j。那么从起点开始踩到第i个地雷的概率为F(i - 1), 那么不踩到 i 的概率为1 - F(i - 1)。因为不踩到 i ,所以接下来必定从第 i + 1 开始走,那么在不踩到 i 的前提下踩到到 j 的概率为(1 - F(i - 1)) * F(j - i - 1), 同样的既不踩到 i 又不踩到 j 的概率即(1 - F(i - 1)) * (1 - F(j - i - 1))。
所以最终答案即(1 - F(mine[1] - 1)) * (1 - F(mine[2] - 1) * ... * (1 - F(mine[n] - 1))。
需要注意的是有两种必死的情况:起始点出现地雷或者出现两个地雷相连。
 
代码如下:
#include <stdio.h>
#include <algorithm>
#define REP(i, n) for(int i = 0; i < n; ++i)
#define FF(i, n) for(int i = 1; i <= n; ++i)
using namespace std;
const int O = 2;
int N;
struct Matrix{
    typedef double type;
    type mat[O][O];
    Matrix operator * (const Matrix &t) const{
        Matrix tmp;
        REP(i, N) REP(j, N){
            tmp.mat[i][j] = 0;
            REP(k, N){
                tmp.mat[i][j] = (tmp.mat[i][j] + mat[i][k] * t.mat[k][j]);
            }
        }
        return tmp;
    }
    Matrix operator + (const Matrix &t) const{
        Matrix tmp;
        REP(i, N) REP(j, N){
            tmp.mat[i][j] = (mat[i][j] + t.mat[i][j]);
        }
        return tmp;
    }
    Matrix operator - (const Matrix &t) const{
        Matrix tmp;
        REP(i, N) REP(j, N){
            tmp.mat[i][j] = (mat[i][j] - t.mat[i][j]);
        }
        return tmp;
    }
};
Matrix E, A;
Matrix pow(Matrix a, int k){
    Matrix res = E, tmp = a;
    while(k){
        if(k & 1) res = res * tmp;
        tmp = tmp * tmp;
        k >>= 1;
    }
    return res;
}
int work(){
    int n, mine[11], flag;
    double p, ans;
    N = O;
    mine[0] = 0;
    REP(i, N) REP(j, N) E.mat[i][j] = (i == j);
    while(~scanf("%d%lf", &n, &p)){
        FF(i, n) scanf("%d", &mine[i]);
        sort(mine + 1, mine + n + 1);
        flag = 0;
        FF(i, n){
            if(mine[i] - mine[i - 1] == 1) flag = 1;
        }
        if(mine[0] == 1 || flag){
            printf("%.7f\n", 0);
            continue;
        }
        A.mat[0][0] = p;
        A.mat[0][1] = 1;
        A.mat[1][0] = 1 - p;
        A.mat[1][1] = 0;
        ans = 1;
        FF(i, n){
            if(mine[i] == mine[i - 1]) continue;
            ans *= 1 - pow(A, mine[i] - mine[i - 1] - 1).mat[0][0];
        }
        printf("%.7f\n", ans);
    }
    return 0;
}
int main(){
    return work();
}
POJ 3744

 

转载于:https://www.cnblogs.com/ac-luna/p/3754864.html

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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