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简要题意有 $N$ 个人,$L$ 把锁和 $(L+K)$ 把钥匙。其中有 $L$ 把真钥匙,分别可以打开一把锁;另外 $K$ 把钥匙是假的,不能打开任何锁。 所有人按顺序尝试钥匙。每个人的策略都是最大化选择的钥匙打开选择的门的概率。如果有多种概率最大的组合,则等概率选择其中一种。 求打开所有锁之后每个人开锁次数的期望。 $1\le N\le 50$, $1\le L\le 5000$, $0\le K\le 50$ 求解策略为了解决这个问题,我们需要知道每个人具体会如何选择钥匙和锁。 显然,最开始的人不知道任何信息,所以只能随机选择一把钥匙和一把锁。 如果第一个人没有打开锁,第二个人有三种选法:选同一把钥匙开不同锁,选不同钥匙开同一把锁,选不同钥匙和锁。 选同一把钥匙开不同锁,或者选不同钥匙开同一把锁,解锁概率都是 $1/(L+K-1)$;选不同钥匙和锁的解锁概率是 $$\frac{1 - \frac{1}{L+K-1}}{L+K-1} = \frac{L+K-2}{(L+K-1)^2} < \frac{1}{L+K-1}$$ 所以第二个人会以 $(L-1)/(2L+K-2)$ 的概率选同一把钥匙开不同锁,以 $(L+K-1)/(2L+K-2)$ 概率选不同钥匙开同一把锁。 结论同理可以继续分析后续各人的策略。结论为:如果第二个人选择了同一把钥匙,则接下来每个人都会选择这把钥匙;如果第二个人选择了同一把锁,则接下来每个人都会选择这把锁。 不难想到记录 $f_i(l, k)$ 表示 $L=l, K=k$ 时第 $i$ 个人的期望开锁次数,则可以对 $f$ 进行 DP。 另一种做法是,记 $p_i(l, k)$ 表示已经打开了 $l$ 把锁,发现 $k$ 把假钥匙,轮到第 $i$ 个人进行首次尝试的概率(此时除了 $l$ 和 $k$ 以外没有任何额外信息,重置到所有组合等概率的状态),另外记 $E_i$ 表示答案。 出题人写的是后一种写法,验题人写的是前一种写法,都可以通过。 转移因为决策有三类,所以转移分为三种:第一个人直接开锁,第二个人开锁(分相同钥匙还是相同锁讨论),后续其余人开锁(同样分类讨论)。 前两种转移都是 $O(1)$ 的,第三种转移如果直接做是 $O(L+K)$ 的,总复杂度 $O(NLK\cdot (L+K))$,不能通过本题。 推式子可知,对于第三种转移而言,恰是某一次尝试时解锁的概率是相等的。直观理解:多人抓阄,是每个人按顺序抓并直接打开,还是所有人先抓完再一起打开,并不影响每个人抽中的概率。 由此可知,我们只需要统计每个第三种转移中,每个人可以尝试多少次,再乘上相应的概率即可。这样可以将复杂度降低到 $O(NLK\cdot N)$,但仍然不能通过。
进一步优化冷静分析:因为尝试是按顺序进行的,所以尝试的次数很平均。
因为相同尝试次数(也即相同转移系数)的极长连续段只有 $O(1)$ 个,所以可以用前缀和的方式,将第三种转移优化到 $O(1)$。总复杂度 $O(NLK)$,可以通过本题。
题目4288 [THUPC 2025 Final] 喜爱之钥
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2026-01-29 18:41:20
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简要题意给定包含 $N$ 个长度为 $M$ 的 01 串的集合 $S$,有 $Q$ 组询问,每个询问给出一个长度为 $M$ 的 01 串 $t_i$,求集合 $$\left\{u\in \mathbb{Z}_2^M\left|\exists T\subseteq S,\ \mathrm{s.t.}\ u = t_i \oplus \bigoplus_{v\in T} v\right.\right\}$$ 中,对应位为 $1$ 的下标序列的字典序最小的 01 串。 $1\le N, M, k\le 2000$ 题解字典序处理最小化字典序问题,一个经典思路是按位贪心。在本题中,由于需要最小化的串长不固定,故贪心思路为:
上述贪心等价于:
我会线性基因为涉及到异或,不难想到用线性基来处理本题。假设我们已经将 $S$ 处理成了相应的基向量。 对于每个询问,首先把所有主元清零,使得询问串最多只有自由元的位置非零。如果此时询问串变成全零串,则答案即为全零串。 否则,按主元顺序处理每个基向量。需要再次异或上一个基向量,当且仅当异或可以使询问串主元对应位置变成 $1$(也即此时询问串主元位置为 $0$)。特别地,如果异或完,主元位置之后变成全零,则答案即为当前串。 使用 bitset 处理,复杂度即为 $O(NMQ/w)$, 其中 $w$ 表示 bitset 位长。 除上述做法以外,还有各种使用线性基的处理方式,在此不详细展开。 不推荐考场实现的做法(简要版)得到线性基之后,可以考虑补充没有主元对应的标准基,这样可以得到 $\mathbb{Z}_2^M$ 的一组基 $B$。将询问在 $B$ 下分解,则答案为全零串当且仅当补充的标准基的系数为 $0$。 检查完一个 $S$ 的主元位置 $x$ 后,如果这一位之后没有非零自由元,则输出当前串;否则,为了在子空间 $\mathbb{Z}_2^{M-x}$ 中处理询问串的后 $(M-x)$ 位,需要将 $x$ 对应的基向量(去掉主元的 $1$ 之后)在该子空间中重新分解,更新系数。
题目4287 [THUPC 2025 Final] Now or Never
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2026-01-29 18:41:02
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English versionFirstly, consider a classical dp to calculate $dp_{u,k}$ as the number of delete $k$ vertices in subtree $u$ without considering deleting vertex $n-i+1$ everyday. This is trivial. Then, due to the existence of an “automatic deletion” process, we cannot view the selected points within the subtree of $u$ as operations with only relative order, because they may be illegal. However, we consider the final operation sequence, putting the vertex chosen on the $i$ th day in the position $n-i+1$. That is, if we firstly choose $4$, then $3$, then $1$, it will be $0431$. Then, one vertex $u$ must be put in position $u$ or later. Then, we find that for the subtree of vertex $u$ with DFS order interval $[l,r]$, all vertex can't be put in position before $l$, and always legal to put in position after $r$ if parent-child relations are satisfied. So we consider a dp $f_{u,i,j,k}$ which represents that the subtree of $u$ leaves position $i$ for ancestors (which means nothing can be placed at position $i$ or before, and if $i=0$, then nothing is left for ancestors), there are $j$ empty spaces (not including the one left for ancestors), and $k$ vertices need to be put into positions after the subtree of $u$. In the $i=0$ case,we merge subtrees,and the subtree with smaller DFS order can put some backward operations into the space of the subtree with bigger DFS order. Specifically, consider the sons of $u$ enumerated in reverse order of DFS, and the son is $v$.Then enumerate $w$ as how many backward operations from $v$ will fill in space of $u$. The transition is $f_{u,0,j+j1-w,k+k1-w} \leftarrow f_{u,0,j+j1-w,k+k1-w}+f_{u,0,j,k}\times f_{v,0,j1,k1}\times {j \choose w}\times{k+k1-w \choose k}$. For $f_{v,i,j,k}(i\neq 0)$, it won't interfere the transition with its following siblings. And for $f_{u,i,j,k}$, just consider where to put $u$. The answer for $i$ operations is $f_{1,i,i-2,0}$. 中文版本对于树上选一个点删去一个子树方案数这个经典问题,一个常见的 dp 是记 $dp_{u,k}$ 为 $u$ 子树选 $k$ 个点方案数,转移时兄弟间用组合数将其合并,然后祖先要选就必须选在它们前面,这一部分 $O(n^2)$。 回到本题,由于存在“自动删点”的过程因此我们不能将 $u$ 子树内选的点看成只有相对顺序的操作,因为其可能不合法。但我们考虑最终的操作序列,没有的位置留空:比如样例 $1$ 中第一次选 $4$,第二次选 $3$,第三次选 $1$,那么操作序列即为 $0 4 3 1$。也就是第 $i$ 次选的点放在 $n-i+1$ 的位置上。这样,我们发现一个点 $u$ 只能填在 $u$ 及以后的位置,那么对于一个点 $u$ 的子树,其 dfs 序区间为 $[l,r]$,那么 $u$ 子树的点填到 $r$ 以后的位置一定合法,而 $u$ 留的空其前面的兄弟和祖先填进去只要没有父子关系干扰一定合法,于是我们考虑 dp。 考虑一个 dp $f_{u,i,j,k}$ 表示 $u$ 子树 $i$ 这个位置留给祖先(也就是说 $i$ 及以前不能放东西,如果 $i=0$ 就不留),有 $j$ 个空(不包含给祖先留的),有 $k$ 个点要填到 $u$ 子树以后的位置。先考虑 $i=0$ 情况。那么合并两个子树的时候就是 dfs 序更小的子树可以选一些向后的操作填到 dfs 序更大子树的空里面。然后两个子树的空合并,向后操作合并。 具体来说,考虑 $u$ 的儿子按 dfs 序倒序枚举,对于一个儿子 $v$,那么合并 $f_{u,0,j,k}$ 和 $f_{v,0,j1,k1}$ 的时候先枚举一个 $w$ 代表选多少个 $v$ 中的向后操作填到 $u$ 的 $v$ 之后的子树,转移即为 $f_{u,0,j+j1-w,k+k1-w}\leftarrow f_{u,0,j+j1-w,k+k1-w}+f_{u,0,j,k}\times f_{v,0,j1,k1}\times {j \choose w}\times{k+k1-w \choose k}$。 再考虑 $f_{v,i,j1,k1}$ ,发现它需要给祖先留空并不影响其和后面兄弟的转移,因此转移同上,只是 $v$ 留的空 $u$ 同样需要留,所以转移到 $f_{u,i,j+j1-w,k+k1-w}$。注意这里需要预处理转移系数(因为 $i$ 取任何值转移系数相同)才能达到 $O(n^5)$。 然后考虑 $f_{u,i,j,k}$ 的转移,即 $v$ 后面的子树已经留了空。那么 $v$ 子树现在不能放任何东西,但是可以用一些向后的操作填 $i$ 后面的空,这里用 $dp_{v,k}$ 去转移即可。 子树转移完后,接下来是 $u$ 自身的操作。$u$ 可以有几种选择:
最后求答案的时候,对于要求 $k$ 次操作,相当于给 $1$ 在 $n-k+1$ 的位置留了空,同时恰好只有 $n-k$ 个空(那么后面就没有空,就是合法的操作序列),输出即可。
题目4286 [THUPC 2025 Final] I’m Here
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2026-01-29 18:40:31
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English versionFirstly, consider a classical dp to calculate $dp_{u,k}$ as the number of delete $k$ vertices in subtree $u$ without considering deleting vertex $n-i+1$ everyday. This is trivial. Then, due to the existence of an “automatic deletion” process, we cannot view the selected points within the subtree of $u$ as operations with only relative order, because they may be illegal. However, we consider the final operation sequence, putting the vertex chosen on the $i$ th day in the position $n-i+1$. That is, if we firstly choose $4$, then $3$, then $1$, it will be $0431$. Then, one vertex $u$ must be put in position $u$ or later. Then, we find that for the subtree of vertex $u$ with DFS order interval $[l,r]$, all vertex can't be put in position before $l$, and always legal to put in position after $r$ if parent-child relations are satisfied. So we consider a dp $f_{u,i,j,k}$ which represents that the subtree of $u$ leaves position $i$ for ancestors (which means nothing can be placed at position $i$ or before, and if $i=0$, then nothing is left for ancestors), there are $j$ empty spaces (not including the one left for ancestors), and $k$ vertices need to be put into positions after the subtree of $u$. In the $i=0$ case,we merge subtrees,and the subtree with smaller DFS order can put some backward operations into the space of the subtree with bigger DFS order. Specifically, consider the sons of $u$ enumerated in reverse order of DFS, and the son is $v$.Then enumerate $w$ as how many backward operations from $v$ will fill in space of $u$. The transition is $f_{u,0,j+j1-w,k+k1-w} \leftarrow f_{u,0,j+j1-w,k+k1-w}+f_{u,0,j,k}\times f_{v,0,j1,k1}\times {j \choose w}\times{k+k1-w \choose k}$. For $f_{v,i,j,k}(i\neq 0)$, it won't interfere the transition with its following siblings. And for $f_{u,i,j,k}$, just consider where to put $u$. The answer for $i$ operations is $f_{1,i,i-2,0}$. 中文版本对于树上选一个点删去一个子树方案数这个经典问题,一个常见的 dp 是记 $dp_{u,k}$ 为 $u$ 子树选 $k$ 个点方案数,转移时兄弟间用组合数将其合并,然后祖先要选就必须选在它们前面,这一部分 $O(n^2)$。 回到本题,由于存在“自动删点”的过程因此我们不能将 $u$ 子树内选的点看成只有相对顺序的操作,因为其可能不合法。但我们考虑最终的操作序列,没有的位置留空:比如样例 $1$ 中第一次选 $4$,第二次选 $3$,第三次选 $1$,那么操作序列即为 $0 4 3 1$。也就是第 $i$ 次选的点放在 $n-i+1$ 的位置上。这样,我们发现一个点 $u$ 只能填在 $u$ 及以后的位置,那么对于一个点 $u$ 的子树,其 dfs 序区间为 $[l,r]$,那么 $u$ 子树的点填到 $r$ 以后的位置一定合法,而 $u$ 留的空其前面的兄弟和祖先填进去只要没有父子关系干扰一定合法,于是我们考虑 dp。 考虑一个 dp $f_{u,i,j,k}$ 表示 $u$ 子树 $i$ 这个位置留给祖先(也就是说 $i$ 及以前不能放东西,如果 $i=0$ 就不留),有 $j$ 个空(不包含给祖先留的),有 $k$ 个点要填到 $u$ 子树以后的位置。先考虑 $i=0$ 情况。那么合并两个子树的时候就是 dfs 序更小的子树可以选一些向后的操作填到 dfs 序更大子树的空里面。然后两个子树的空合并,向后操作合并。 具体来说,考虑 $u$ 的儿子按 dfs 序倒序枚举,对于一个儿子 $v$,那么合并 $f_{u,0,j,k}$ 和 $f_{v,0,j1,k1}$ 的时候先枚举一个 $w$ 代表选多少个 $v$ 中的向后操作填到 $u$ 的 $v$ 之后的子树,转移即为 $f_{u,0,j+j1-w,k+k1-w}\leftarrow f_{u,0,j+j1-w,k+k1-w}+f_{u,0,j,k}\times f_{v,0,j1,k1}\times {j \choose w}\times{k+k1-w \choose k}$。 再考虑 $f_{v,i,j1,k1}$ ,发现它需要给祖先留空并不影响其和后面兄弟的转移,因此转移同上,只是 $v$ 留的空 $u$ 同样需要留,所以转移到 $f_{u,i,j+j1-w,k+k1-w}$。注意这里需要预处理转移系数(因为 $i$ 取任何值转移系数相同)才能达到 $O(n^5)$。 然后考虑 $f_{u,i,j,k}$ 的转移,即 $v$ 后面的子树已经留了空。那么 $v$ 子树现在不能放任何东西,但是可以用一些向后的操作填 $i$ 后面的空,这里用 $dp_{v,k}$ 去转移即可。 子树转移完后,接下来是 $u$ 自身的操作。$u$ 可以有几种选择:
最后求答案的时候,对于要求 $k$ 次操作,相当于给 $1$ 在 $n-k+1$ 的位置留了空,同时恰好只有 $n-k$ 个空(那么后面就没有空,就是合法的操作序列),输出即可。
题目4286 [THUPC 2025 Final] I’m Here
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2026-01-29 18:39:27
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简要题意对于三个长度为 $n$ 的 现在我们有三个长度为 $n$ 的随机 $n \le 3 \times 10^5$ 解法引理:设 $\text{maj}(a,b,c)$ 为 $a,b,c$ 中的众数;对于三个长度为 $n$ 的 01 字符串 $s_1,s_2,s_3$,设 $\text{maj}(s_1,s_2,s_3)$ 为长度为 $n$ 的字符串 $t$,其中 $t_i = \text{maj}(s_{1,i},s_{2,i},s_{3,i})$,则 $f(s_1,s_2,s_3) = |\{s_1,s_2,s_3,\text{maj}(s_1,s_2,s_3)\}|$。 我们首先说明以上四个字符串均满足题设条件。$s_1,s_2,s_3$ 满足条件是显然的。 对于 $t=\text{maj}(s_1,s_2,s_3)$,对于任意 $1 \le i < j \le n$,存在下标 $1 \le a < b \le 3$ 满足 $s_{a,i} = s_{b,i} = t_i$,又存在 $1 \le c < d \le 3$ 满足 $s_{c,j} = s_{d,j} = t_j$。根据抽屉原理 $\{a,b,c,d\}$ 中有两个数相等,对应的下标即是满足题设条件的 $k$。 接下来我们说明不存在其它字符串满足条件。当满足条件的字符串 $t$ 不等于 $\text{maj}(s_1,s_2,s_3)$ 时,设 $t_i \ne \text{maj}(s_1,s_2,s_3)_i$,则 $t_i$ 只在 $s_{1,i},s_{2,i},s_{3,i}$ 中出现恰好一次(不能不出现,否则不可能满足题设条件),不妨假设其为 $s_{1,i}$。此时取任意 $j \ne i$,根据题设条件必然有 $t_j = s_{1,j}$(因为 $k$ 必须取 $1$),因此 $t = s_1$。 进一步地,可以分类讨论得到 $|\{s_1,s_2,s_3,\text{maj}(s_1,s_2,s_3)\}| = 4 - \sum_{i=1}^3 [\text{maj}(s_1,s_2,s_3) = s_i]$:
由于期望的线性性,只需要计算 $\Pr[\text{maj}(s_1,s_2,s_3) = s_i]$ 即可。由于每一位的随机事件是独立的,所以直接把每一位相等的概率乘起来就行了。 复杂度 $O(n)$。
题目4284 [THUPC 2025 Final] 好串
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2026-01-29 18:38:58
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题外话
Description
$k=0$
正解
题目4283 [THUPC 2025 Final] 石墨烯
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2026-01-29 18:38:16
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