2019牛客多校第二场BEddy Walker 2——BM递推
2024-10-21 04:58:05
题意
从数字 $0$ 除法,每次向前走 $i$ 步,$i$ 是 $1 \sim K$ 中等概率随机的一个数,也就是说概率都是 $\frac{1}{K}$。求落在过数字 $N$ 额概率,$N=-1$ 表示无穷远。
分析
设落在过 $i$ 的概率为 $p_i$,则 $p_i = \frac{1}{K}p_{i-1} + \frac{1}{K}p_{i-2}...+\frac{1}{K}p_{i-k}$.
以 $k=2$ 为例,
$p_0 = 1 \\
p_1 = \frac{1}{2} \\
p_2 = \frac{1}{2}(\frac{1}{2} + 1) = \frac{3}{4} \\
p_3 = \frac{1}{2}(\frac{3}{4} + \frac{1}{2}) = \frac{5}{8} \\
p_4 = \frac{1}{2}(\frac{5}{8} + \frac{3}{4}) = \frac{11}{16}$
容易推出 $p_n = \frac{\frac{2}{3}\cdot 2^n + \frac{1}{3}\cdot (-1)^n}{2^n}$,
可知,当 $n \to \infty$,$p_n=\frac{2}{3}$.
找规律,能发现 $n$ 为无穷大时 $p_n = \frac{2}{k+1}$
//$ 1 \leq K_i \leq 1021, -1 \leq N_i \leq 10^{18}$,矩阵快速幂会TLE的
#include <bits/stdc++.h> using namespace std;
#define rep(i,a,n) for (long long i=a;i<n;i++)
#define per(i,a,n) for (long long i=n-1;i>=a;i--)
#define pb push_back
#define mp make_pair
#define all(x) (x).begin(),(x).end()
#define fi first
#define se second
#define SZ(x) ((long long)(x).size())
typedef vector<long long> VI;
typedef long long ll;
typedef pair<long long,long long> PII;
const ll mod=;
ll powmod(ll a,ll b) {ll res=;a%=mod; assert(b>=); for(;b;b>>=){if(b&)res=res*a%mod;a=a*a%mod;}return res;}
// head long long _,n;
namespace linear_seq
{
const long long N=;
ll res[N],base[N],_c[N],_md[N]; vector<long long> Md;
void mul(ll *a,ll *b,long long k)
{
rep(i,,k+k) _c[i]=;
rep(i,,k) if (a[i]) rep(j,,k)
_c[i+j]=(_c[i+j]+a[i]*b[j])%mod;
for (long long i=k+k-;i>=k;i--) if (_c[i])
rep(j,,SZ(Md)) _c[i-k+Md[j]]=(_c[i-k+Md[j]]-_c[i]*_md[Md[j]])%mod;
rep(i,,k) a[i]=_c[i];
}
long long solve(ll n,VI a,VI b)
{ // a 系数 b 初值 b[n+1]=a[0]*b[n]+...
// printf("%d\n",SZ(b));
ll ans=,pnt=;
long long k=SZ(a);
assert(SZ(a)==SZ(b));
rep(i,,k) _md[k--i]=-a[i];_md[k]=;
Md.clear();
rep(i,,k) if (_md[i]!=) Md.push_back(i);
rep(i,,k) res[i]=base[i]=;
res[]=;
while ((1ll<<pnt)<=n) pnt++;
for (long long p=pnt;p>=;p--)
{
mul(res,res,k);
if ((n>>p)&)
{
for (long long i=k-;i>=;i--) res[i+]=res[i];res[]=;
rep(j,,SZ(Md)) res[Md[j]]=(res[Md[j]]-res[k]*_md[Md[j]])%mod;
}
}
rep(i,,k) ans=(ans+res[i]*b[i])%mod;
if (ans<) ans+=mod;
return ans;
}
VI BM(VI s)
{
VI C(,),B(,);
long long L=,m=,b=;
rep(n,,SZ(s))
{
ll d=;
rep(i,,L+) d=(d+(ll)C[i]*s[n-i])%mod;
if (d==) ++m;
else if (*L<=n)
{
VI T=C;
ll c=mod-d*powmod(b,mod-)%mod;
while (SZ(C)<SZ(B)+m) C.pb();
rep(i,,SZ(B)) C[i+m]=(C[i+m]+c*B[i])%mod;
L=n+-L; B=T; b=d; m=;
}
else
{
ll c=mod-d*powmod(b,mod-)%mod;
while (SZ(C)<SZ(B)+m) C.pb();
rep(i,,SZ(B)) C[i+m]=(C[i+m]+c*B[i])%mod;
++m;
}
}
return C;
}
long long gao(VI a,ll n)
{
VI c=BM(a);
c.erase(c.begin());
rep(i,,SZ(c)) c[i]=(mod-c[i])%mod;
return solve(n,c,VI(a.begin(),a.begin()+SZ(c)));
}
}; ll qpow(ll a, ll b, ll p)
{
ll ret = ;
while(b)
{
if(b & ) ret = ret * a % p;
a = a * a % p;
b >>= ;
}
return ret;
}
int k;
vector<ll>p; int main()
{
int T;
scanf("%d", &T);
while(T--)
{
scanf("%d%lld", &k, &n);
ll INV = qpow(k, mod-, mod);
p.clear();
p.push_back();
for(int i = ;i < *k;i++) //求出前2k项,给BM
{
ll tmp = ;
for(int j = i-;j >= i-k && j >= ;j--) tmp = (tmp + p[j]) % mod;
p.push_back(tmp * INV % mod);
} //for(int i = 0;i < 2*k;i++) printf("%lld ", p[i]);
//printf("\n"); /*输出系数*/
/*前k项递推,需要2*k项能确定*/
//VI res = linear_seq::BM(p);
//for(int i = 1;i < res.size();i++) printf("%lld%c", (mod-res[i]) % mod, i == res.size()-1 ? '\n' : ' '); if(n == -) printf("%lld\n", * qpow(k+, mod-, mod) % mod);
else printf("%I64d\n",linear_seq::gao(p, n));
}
}
参考链接:https://blog.nowcoder.net/n/c7beb081cf2247779d2fa198b73a6658
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