题解 LOJ #3045. 「ZJOI2019」开关

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方便起见,先令所有 (p_ileftarrow frac{p_i}{sum p})

一上来会想到的应该是如下的两个柿子:

[left{ egin{aligned} sinh(x)&=x+frac{x^3}{3!}+frac{x^5}{5!}+cdots=frac{e^x-e^{-x}}{2}\ cosh(x)&=1+frac{x^2}{2!}+frac{x^4}{4!}+cdots=frac{e^x-e^{x}}{2}\ end{aligned} ight. ]

然后考虑设一个 (f_n),表示经过 (n) 次之后变得合法的概率。不难得到:

[f_n=n![x^n]prod_{i}frac{e^{p_ix}+(-1)^{s_i}e^{-p_ix}}{2} ]

但是我们要求的是第一次合法的期望步数,于是再搞一个 (g_n) 表示经过 (n) 次之后不变的概率,这就是所有 (s_i) 全部等于 (0) 的情况,亦即

[g_n=n![x^n]prod_{i}frac{e^{p_ix}+e^{-p_ix}}{2} ]

考虑设 (F,G) 分别为其对应的 ( m OGF),不难得到最后的答案就是

[frac{mathrm d}{mathrm dx}frac{F(x)}{G(x)}|_{x=1} ]

考虑我们其实是要把一个 ( m EGF) 变成 ( m OGF),这启发我们使用组合 Laplace 变换

[int_0^infty F(xt)e^{-t}mathrm dt=sum_{igeq 0}x^ii![x^i]F(x) ]

于是考虑把那个很丑陋的 (sinh)(cosh) 通过背包化简为如下的形式:

[hat F(x)=prod_{i}frac{e^{p_ix}+(-1)^{s_i}e^{-p_ix}}{2}=sum_ic_ie^{ix} ]

这个形式是比较简洁的,直接带入变换即有:

[egin{aligned} F(x)&=int_0^infty hat F(xt)e^{-t}mathrm dt\ &=int_0^infty sum_i c_ie^{-(1-ix)t}mathrm dt\ &=sum_i c_iint_0^infty e^{-(1-ix)t}mathrm dt\ &=sum_i frac{c_i}{1-ix}\ end{aligned} ]

考虑当 (i=1) 的时候这个东西没有定义,我们给 (F(x))(G(x)) 上下同时乘上一个 (1-x),然后大力化简即有:

[left{ egin{aligned} F(1)&=c_{1}\ F'(1)&=sum_{i eq 1}frac{c_i}{ix-1} end{aligned} ight. ]

背包预处理系数,然后大力计算即可。复杂度 (mathcal O(nsum p))

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>

typedef long long ll;
const ll mod = 998244353;
const ll inv2 = (mod + 1) / 2;

const int maxn = 105;
const int maxm = 5E+4 + 5;

inline ll fsp(ll a, ll b, ll res = 1) {
	for(a %= mod; b; a = a * a % mod, b >>= 1)
		b & 1 && (res = res * a % mod); return res;
}
inline ll sgn(int x) { return x & 1 ? -1 : 1; }

int n, m, s[maxn], p[maxn];
ll dp[maxn][maxm << 1];
inline std::pair<ll, ll> getval() {
	memset(dp, 0, sizeof dp);
	
	dp[0][m] = 1;
	for(int i = 1; i <= n; ++i) {
		for(int j = -m; j <= m; ++j) {
			if(j - p[i] >= -m) (dp[i][j + m] += inv2 * dp[i - 1][j - p[i] + m]) %= mod;
			if(j + p[i] <= m) (dp[i][j + m] += sgn(s[i]) * inv2 * dp[i - 1][j + p[i] + m]) %= mod;
		}
	}
	
	ll f = dp[n][m + m], df = 0, inv = fsp(m, mod - 2);
	for(int i = -m; i < m; ++i)
		(df += fsp(i * inv - 1, mod - 2, dp[n][i + m])) %= mod;
	return std::make_pair(f, df);
}

int main() {
	scanf("%d", &n);
	for(int i = 1; i <= n; ++i) scanf("%d", &s[i]);
	for(int i = 1; i <= n; ++i) scanf("%d", &p[i]), m += p[i];
	
	auto f = getval();
	for(int i = 1; i <= n; ++i) s[i] = 0;
	auto g = getval();
	
	ll ans = (f.second * g.first - f.first * g.second) % mod;
	ans = fsp(g.first * g.first, mod - 2, ans) % mod;
	printf("%lld
", (ans + mod) % mod);
}
原文地址:https://www.cnblogs.com/whx1003/p/14981104.html