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Solution

   感觉容斥的东西内容有点qwq多啊qwq还是以题目的形式来慢慢补档好了

   这里补的是min-max容斥

​  

   其实min-max容斥好像。。只是一个形式而已。。本质还是普通容斥==

   记\(max(S)\)表示集合\(S\)中最大的元素,记\(min(S)\)表示集合中最小的元素,那么:

\[max(S)=\sum\limits_{T\subseteq S}(-1)^{|T|-1}min(T)\\ min(S)=\sum\limits_{T\subseteq S}(-1)^{|T|-1}max(T)\\ \]

​   这个是最基本的形式

​   然后对于第一条式子这里记录一个sk学长提供的比较直观的证明:

​   对于\(S\)这个数集,我们将其中的每一个元素\(x\)看成一个\(\{1,2,3,...,x\}\)的集合,这样\(S\)就变成了一个集合的集合(我们记为\(S'\)),原来数集\(S\)中的最大值就可以看成现在\(S'\)中所有集合的并的大小,最小值就可以看成\(S'\)中所有所有集合的交的大小,然后我们有这样一条式子来求一堆集合的并的大小:

\[|\bigcup\limits_{i=1}^{n}A_i|=\sum\limits_{k=1}^{n}(-1)^{k-1}\sum\limits_{1<=j_1<j_2<...<j_k<=n}|A_{j_1}\cap A_{j_2}\cap ...\cap A_{j_k}| \]

   然后我们就发现其实这个稍微转换一下其实就是:

\[max(S)=\sum\limits_{T\subseteq S}(-1)^{|T|-1}min(T) \]

​   至于\(min\)的那条怎么证的话。。我们只要把数集\(S\)中的每一个元素\(x\)看成一个\(\{x+1,x+2,...inf\}\)的集合,同样将\(S\)转成一个集合的集合\(S'\),然后最小值操作就变成了\(inf-\)集合的并,最大值操作就变成了\(inf-\)集合的交,然后就\(inf\)的话系数那里稍微抵消一下之类的最后只剩下一个\(inf\),那么其他的就跟上面一样了

  

   然后这个东西在期望中也是适用的,也就是:

\[E(max(S))=\sum\limits_{T\subseteq S}(-1)^{|T|-1}E(min(S))\\ E(min(S))=\sum\limits_{T\subseteq S}(-1)^{|T|-1}E(max(S))\\ \]

​   具体为什么。。首先补一个容斥原理在概率中的应用:

   对于事件\(A_i(1<=i<=n)\),我们记\(P(A_i)\)表示\(A_i\)事件发生的概率,那么至少一个事件发生的概率是:

\[P(\bigcup\limits_{i=1}^{n}A_i)=\sum\limits_{k=1}^{n}(-1)^{k-1}\sum\limits_{1<=j_1<j_2<...<j_k<=n}P(A_{j_1}\cap A_{j_2}\cap ...\cap A_{j_k}) \]

   然后\(E\)那个式子的证明什么的。。只要暴力展开一下然后发现就是普通容斥然后就没有然后了==

​   直接讲不太好说,还是放在题目里面比较好

  

   比如说这题

​   稍微转化一下题意,其实就是有一个集合\(S\),然后每秒给你\(S\)的任意一个子集(不同子集概率不同),求期望多少秒之后手头上的所有子集的并首次等于\(S\)

​   首先无解的话就是所有有值的\(P\)对应的数或起来都还得不到全集

​   接下来就只讨论有解的情况

   我们记\(max(S)\)表示集合\(S\)中最后被或到的那个子集(也就是最后一个取到的数),\(min(S)\)表示集合\(S\)中第一个被或到的子集(也就是第一个取到的数),加上个\(E\)在这里表示的就是期望时间,那么我们有:

\[E(max(S))=\sum\limits_{T\subseteq S}(-1)^{|T|-1}E(min(T))\\ \]

   我们其实可以把\(E(max(S))\)理解成我们要的答案,\(E(min(T))\)理解成或到集合的任意一个子集的期望时间,那\(E(min(T))\)是很好求的,只要把所有子集的\(P\)求个和得到概率,然后用\(1\)除一下就好了:\(E(min(T))=\frac{1}{\sum\limits_{S'\cap T \neq \emptyset}P(S')}\)

   那所以我们只要求出\(\sum\limits_{S'\cap T \neq \emptyset}P(S')\)就可以了,这里需要稍微转化一下:

\[\sum\limits_{S'\cap T \neq \emptyset}P(S') \Leftrightarrow (\sum P-\sum\limits_{S'\cap T=\emptyset}p(S'))\Leftrightarrow (\sum P-\sum\limits_{S'\subseteq T的补集}P(S')) \]

   所以我们现在要对于每一个原集合\(S\)的子集\(T\),求出\(\sum\limits_{s'\subseteq T}P(s')\),调用的时候带补集进去就好了

​   到这一步我们重新将这个问题转化回数,也就是说我们其实是要对于\([0,2^n-1]\)范围内的每一个数\(i\)\(f[i]=\sum\limits_{j|i=i}p_j\)

​   那么这个用FMT来求(其实就是按照某个顺序转移,Portal-->lcm这题中有用到类似的方法,不再赘述)或者直接FWT来求就好了(FWT的话就是。。或卷积在构造的时候那个形式恰好就是\(f[i]=\sum\limits_{j|i=i}a[i]\),所以可以直接对原来的\(p\)数组进行FWT然后直接用就行了)

   然后这题就做完了

  

​   代码大概长这个样子(是FMT的写法)

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<cmath>
using namespace std;
const int N=(1<<20)+10;
const double eps=1e-6;
int cnt[N];
double p[N],f[N];
int n,m,all;
bool in(int st,int x){return st>>x&1;}
int St(int x){return 1<<x;}
void prework(){
	for (int i=0;i<all;++i) f[i]=p[i];
	for (int i=0;i<n;++i)
		for (int j=0;j<all;++j)
			if (in(j,i))
				f[j]+=f[j^St(i)];
	cnt[0]=0;
	for (int i=0;i<all;++i) cnt[i]=cnt[i>>1]+(i&1);
}
bool check(){
	int st=0;
	for (int i=0;i<all;++i)
		if (fabs(p[i])>eps) st|=i;
	return st==(all-1);
}
void solve(){
	double ans=0;
	for (int i=1;i<all;++i)
		if (cnt[i]&1)
			ans+=1.0/(1.0-f[(all-1)-i]);
		else
			ans-=1.0/(1.0-f[(all-1)-i]);
	printf("%.10lf\n",ans);
}

int main(){
#ifndef ONLINE_JUDGE
	freopen("a.in","r",stdin);
#endif
	scanf("%d",&n);
	all=1<<n;
	for (int i=0;i<all;++i) scanf("%lf",p+i);
	if (!check()){printf("INF\n");return 0;}
	prework();
	solve();
}
posted @ 2018-08-03 14:59  yoyoball  阅读(286)  评论(0编辑  收藏  举报