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P3211 [HNOI2011]XOR和路徑

洛谷傳送門

Solution

我們可以發現這個題和遊走很像(雖然遊走是HNOI2013,這個是HNOI2011吧)

但是這個題是要求異或和,每一位是互不干擾的,再加上期望的線性性,所以考慮每一位單獨計算

我們設 \(f_i\) 表示從 \(i\)\(n\) 路徑這一位異或和為 \(1\) 的概率,那麼我們可以顯然的得到轉移方程:

\[f_u=\sum_{v\in w_{u,v} 此位為 0} \frac {f_v}{d_u}+\sum_{v\in w_{u,v} 此位為 1} \frac {1-f_v}{d_u} \]

(其中 \(w_{u,v}\) 表示 \(\langle u,v\rangle\)

這條邊的邊權, \(d_u\) 表示 \(u\) 的度數,即與 \(u\) 相連的邊數,包括自環)

前面的 \(\sum\) 表示要在 \(v\) 中找 \(0\) 的概率,後面的表示要在 \(v\) 中找 \(1\) 的概率。

我們發現這個方程是有後效性的,所以還要繼續考慮。發現進一步轉化可以得到:

\[-\sum_{v\in w_{u,v} 此位為 1}\frac 1{d_u}=-f_u+\sum_{v\in w_{u,v} 此位為 0} \frac {f_v}{d_u}-\sum_{v\in w_{u,v} 此位為 1} \frac {f_v}{d_u} \]

哦~這長得很像 \(n-1\)

元方程啊,而我們總共有 \(n-1\) 個方程,所以考慮用高斯消元求解。

( 因為到達 \(n\) 的時候就停止了,所以 \(f_n=0\) ,在計算的時候不考慮)

再簡單的提一下計算答案: 設當前位為 \(i\) ,那就 \(ans+=f_1\times 2^i\) 即可。

注意:一個自環只能增加一條邊,重邊在累加方程係數的時候都要算上。

時間複雜度為 \(O(n^3\log w)\)

完結撒花


你不會以為這就完了吧(⊙_⊙)

為什麼是從 \(u\)\(n\) 逆推呢?我相信只有我一個蒟蒻感到疑惑,但是還是要說一下。

因為異或和不為 \(1\) 的概率是 \(1-f_u\) ,但是正推此時的含義是: \(1\)

\(u\) 異或和不為 \(1\) 的概率和\(1\) 無法走到 \(u\) 的概率;但是逆推的話, \(1-f_u\) 就還是走到 \(n\) ヾ(≧▽≦*)o

正式完結撒發。

Code

#include<bits/stdc++.h>
#define re register

using namespace std;
const int N=110;
const double eps=1e-9;
int n,m,head[N],cnt,d[N],pw[N];
double a[N][N],f[N],ans;
struct edge{
    int to,nxt,w;
}e[N*N<<1];

inline int read(){
    int x=0,f=1;
    char ch=getchar();
    while(!isdigit(ch)){if(ch=='-') f=-1;ch=getchar();}
    while(isdigit(ch)){x=x*10+(ch^48);ch=getchar();}
    return x*f;
}

inline void add(int u,int v,int w){
    e[++cnt].to=v;
    e[cnt].w=w;
    e[cnt].nxt=head[u];
    head[u]=cnt;
    d[v]++;
}

inline void Gauss(){
    for(re int i=1;i<n;i++)
        for(re int j=i+1;j<=n;j++){
            double tmp=a[j][i]/a[i][i];
            for(re int k=1;k<=n+1;k++) a[j][k]-=a[i][k]*tmp;
        }
    for(re int i=n;i;i--){
        f[i]=a[i][n+1]/a[i][i];
        for(re int j=i-1;j;j--) a[j][n+1]-=a[j][i]*f[i];
    }
}

int main(){
    n=read(); m=read();
    memset(head,-1,sizeof(head));
    pw[0]=1;
    for(re int i=1;i<=30;i++) pw[i]=pw[i-1]*2;
    for(re int i=1,u,v,w;i<=m;i++){
        u=read(); v=read(); w=read();
        add(u,v,w); if(u!=v) add(v,u,w);
    }
    for(re int i=0;i<=30;i++){
        memset(a,0,sizeof(a)); a[n][n]-=1.0;
        for(re int u=1;u<n;u++){
            a[u][u]=-1;
            for(re int j=head[u];j!=-1;j=e[j].nxt){
                int v=e[j].to;
                if(~e[j].w&pw[i]) a[u][v]+=1.0/d[u];
                else a[u][n+1]-=1.0/d[u],a[u][v]-=1.0/d[u];
            }
        }
        Gauss();
        ans+=f[1]*pw[i];
    }
    printf("%.3lf\n",ans);
    return 0;
}

小彩蛋:題目描述中的第一段的題也是真實出現的,就是介個