【题目描述】

作为一个生活散漫的人，小 Z 每天早上都要耗费很久从一堆五颜六色的袜子中找出一双来穿。终于有一天，小 Z 再也无法忍受这恼人的找袜子过程，于是他决定听天由命……

具体来说，小 Z 把这 $N$ 只袜子从 $1$ 到 $N$ 编号，然后从编号 $L$ 到 $R$ 的袜子中随机选取，尽管小 Z 并不在意两只袜子是不是完整的一双，甚至不在意两只袜子是否一左一右，他却很在意袜子的颜色，毕竟穿两只不同色的袜子会很尴尬。

你的任务便是告诉小 Z ，他有多大的概率抽到两只颜色相同的袜子。当然，小 Z 希望这个概率尽量高，所以他可能会询问多个 $(L, R)$ 以方便自己选择。

【题目链接】

BZOJ 2038 小 Z 的袜子 【国家集训队 2009】

【解题思路】

在区间 $[l, r]$ 内，设 $S$ 表示袜子的颜色集合，$f(x)$ 表示颜色 $x$ 出现的次数，根据古典概型：

$$
ans = frac {sum_{x in S} C(2, f(x))} {C(2, r - l + 1)}
$$

分母可以直接求出。

考虑到 $C(x, 2) = x(x - 1) = x^2 - x$，不妨将分子展开：

$$
begin{align*}
sum_{x in S} C(2, f(x))
& = sum_{x in S} (f^2(x) - f(x)) \
& = sum_{x in S} f^2(x) - sum_{x in S} f(x) \
& = sum_{x in S} f^2(x) - (r - l + 1)
end{align*}
$$

所以我们需要求的是每种颜色出现次数的平方和。

这可以用莫队算法解决，详见 莫队算法 - 学习笔记。

【AC代码】

#include <cstdio>

#include <algorithm>

#include <cmath>

typedef long long int64;

inline int64 sqr(int64 x){

    return x * x;

}

inline int64 gcd(int64 a, int64 b){

    int64 d = 1;

    while(a && b){

        while(~a & 1 && ~b & 1) a >>= 1, b >>= 1, d <<= 1;

        while(~a & 1) a >>= 1;

        while(~b & 1) b >>= 1;

        if(a < b) std::swap(a, b);

        a = a - b >> 1;

    }

    return std::max(a, b) * d;

}

inline void reduce(int64 &u, int64 &d){

    int64 g = gcd(u, d);

    u /= g, d /= g;

}

const int MAXN = 50000;

const int MAXM = 50000;

int n, m;

int a[MAXN];

int64 ansU[MAXM], ansD[MAXM];

int blockSize;

struct Query{

    int l, r;

    int id;

    inline friend bool operator<(const Query &a, const Query &b){

        if(a.l / blockSize != b.l / blockSize) return a.l / blockSize < b.l / blockSize;

        else return a.r < b.r;

    }

    void calc(int64 sqrSum){

        ansU[id] = sqrSum - (r - l + 1);

        ansD[id] = (int64大专栏  Hellc>)(r - l) * (r - l + 1);

        reduce(ansU[id], ansD[id]);

    }

} querys[MAXM];

int l, r;

int f[MAXN + 1];

bool in[MAXN];

int64 currAns;

inline void flip(int pos){

    in[pos] ^= 1;

    currAns -= sqr(f[ a[pos] ]);

    if(in[pos]){

        f[ a[pos] ]++;

    } else{

        f[ a[pos] ]--;

    }

    currAns += sqr(f[ a[pos] ]);

}

inline void solve(){

    blockSize = static_cast<int>(std::ceil(std::sqrt(n)) + 1e-6);

    std::sort(querys, querys + m);

    l = 0, r = 0, flip(0);

    for(Query *q = querys; q != querys + m; q++){

        while(l > q->l) flip(--l);

        while(r < q->r) flip(++r);

        while(l < q->l) flip(l++);

        while(r > q->r) flip(r--);

        q->calc(currAns);

    }

}

int main(){

    scanf("%d%d", &n, &m);

    for(int i = 0; i < n; i++) scanf("%d", &a[i]);

    for(int i = 0; i < m; i++){

        Query *q = &querys[i];

        scanf("%d%d", &q->l, &q->r), q->l--, q->r--;

        q->id = i;

    }

    solve();

    for(int i = 0; i < m; i++) printf("%lld/%lldn", ansU[i], ansD[i]);

    return 0;

}

就是这样咯~