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NC20509. [ZJOI2013]抛硬币

描述

有一枚硬币,抛出正面H的概率为a/b,抛出反面T的概率为1-a/b。现在TT小朋友开始玩丢硬币的游戏,并且把每次抛出的结果记录下来,正面记为H,反面记为T,于是她得到了一个抛硬币序列HTHHT…。她突然想到一个问题:在抛出正面和反面概率都是1/2的情况下,要使得抛出的序列出现目标序列HT,期望要抛多少次。然而经过1秒的思考以后她发现,若第一次抛出的是T,那么还需要期望抛出HT的次数,如果第一次抛出的是H,则期望只需要抛出T的次数,而期望抛出T的次数显然是2。她设抛出HT的期望次数是x,则得到了方程:x=1+(1/2*x+1/2*2) 解得x=4,所以抛出HT的期望次数是4次。她在解决了这个弱化很多的问题以后,开始思考对于一般情况下,抛出正反面的概率不一定相同,且抛出的目标序列不一定为HT时需要的期望步数。然而经过很长一段时间的苦思冥想仍然无果,于是她开始求助于你。

输入描述

第一行两个数a,b。意义如题目描述。
接下来1行一个只包含’H’和’T’的字符串S。表示要抛出的目标序列。
a=b,b=100,|s|<=1000

输出描述

输出仅一行p/q,其中p和q均为正整数且互质,表示抛出目标序列S所需要的期望步数。
注意,若q为1时,不省略/1。

示例1

输入:

1 2
HT

输出:

4/1

原站题解

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C++11(clang++ 3.9) 解法, 执行用时: 721ms, 内存消耗: 22876K, 提交时间: 2020-03-30 14:14:29

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
const ll w=100000000ll;
char s[1010];
int n,nxt[1010],fail[1010];

struct hd
{
    int siz;
    ll s[2010];

    void pushup()
    {
        for(int i=0;i<siz;i++)
            if (s[i]>=w)
            {
                s[i+1]+=s[i]/w;
                s[i]%=w;
                if (i==siz-1) siz++;
            }
    }

    void pushdown()
    {
        for(int i=siz-1;i>=1;i--)
        {
            if (s[i]) break;
            siz--;
        }
    }

    void output()
    {
        printf("%lld",s[siz-1]);
        for(int i=siz-2;i>=0;i--)
            printf("%08lld",s[i]);
    }
};

hd operator + (hd a,hd b)
{
    hd s;
    s=a;
    s.siz=max(a.siz,b.siz);
    for(int i=0;i<s.siz;i++)
        s.s[i]=a.s[i]+b.s[i];
    s.pushup();
    return s;
}

hd operator - (hd a,hd b)
{
    hd s;
    s=a;
    s.siz=max(a.siz,b.siz);
    for(int i=0;i<s.siz;i++)
        s.s[i]=a.s[i]-b.s[i];
    for(int i=0;i<s.siz;i++)
        if (s.s[i]<0) s.s[i]+=w,s.s[i+1]--;
    s.pushdown();
    return s;
}

hd operator * (hd a,hd b)
{
    hd s;
    memset(s.s,0,sizeof(s.s));
    for(int i=0;i<a.siz;i++)
        for(int j=0;j<b.siz;j++)
            s.s[i+j]+=a.s[i]*b.s[j];
    s.siz=a.siz+b.siz;
    s.pushup();
    s.pushdown();
    return s;
}

hd operator * (hd a,ll b)
{
    hd s;
    s=a;
    for(int i=0;i<s.siz;i++)
        s.s[i]*=b;
    s.pushup();
    return s;
}

hd operator / (hd a,ll b)
{
    hd s;
    memset(s.s,0,sizeof(s.s));
    s.siz=a.siz;
    ll now=0;
    for(int i=a.siz-1;i>=0;i--)
    {
        now=now*w+a.s[i];
        if (now>=b)
        {
            s.s[i]=now/b;
            now%=b;
        }
    }
    s.pushdown();
    return s;
}

int operator % (hd a,ll b)
{
    ll now=0;
    for(int i=a.siz-1;i>=0;i--)
    {
        now=now*w+a.s[i];
        if (now>=b) now%=b;
    }
    return now;
}

struct fraction
{
    hd a,b;

    void simplify()
    {
        for(ll i=2;i<=100;i++)
            while (a%i==0&&b%i==0)
            {
                a=a/i;
                b=b/i;
            }
    }
}p[2],f[2010];

fraction operator + (fraction a,fraction b)
{
    fraction s;
    s.a=a.a*b.b+a.b*b.a,s.b=a.b*b.b;
    s.simplify();
    return s;
}

fraction operator - (fraction a,fraction b)
{
    fraction s;
    s.a=a.a*b.b-a.b*b.a,s.b=a.b*b.b;
    s.simplify();
    return s;
}

fraction operator * (fraction a,fraction b)
{
    a.a=a.a*b.a;
    a.b=a.b*b.b;
    a.simplify();
    return a;
}

fraction operator / (fraction a,fraction b)
{
    a.a=a.a*b.b;
    a.b=a.b*b.a;
    a.simplify();
    return a;
}

fraction operator + (fraction a,ll b)
{
    a.a=a.a+(a.b*b);
    a.simplify();
    return a;
}

void kmp()
{
    int now=0;
    nxt[0]=0;
    fail[1]=0;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        now=nxt[i-1];
        while(now&&s[now+1]!=s[i]) now=nxt[now];
        if (i>1&&s[now+1]==s[i]) nxt[i]=now+1,now++;
        else nxt[i]=0;
        if (i<n)
        {
            while(now&&s[now+1]==s[i+1]) now=nxt[now];
            if (s[now+1]!=s[i+1]) fail[i+1]=now+1;
            else fail[i+1]=0;
        }
    }
}

int main()
{
    p[0].a.siz=p[0].b.siz=1;
    scanf("%d%d",&p[0].a.s[0],&p[0].b.s[0]);
    p[0].a.pushup(),p[0].b.pushup();
    p[1].b=p[0].b;
    p[1].a=p[0].b-p[0].a;

    s[0]='#';
    scanf("%s",s+1);
    n=strlen(s)-1;
    kmp();

    memset(f[0].a.s,0,sizeof(f[0].a.s));
    memset(f[0].b.s,0,sizeof(f[0].b.s));
    f[0].a.siz=f[0].b.siz=1;
    f[0].b.s[0]=1;
    for(int i=1;i<=n;i++)
    {
        bool t=(s[i]=='T');
        f[i]=(f[i-1]-(p[t^1]*f[fail[i]])+1)/p[t];
        f[i].simplify();
    }

    f[n].a.output();
    printf("/");
    f[n].b.output();

    return 0;
}

上一题