题目大意:有n枚硬币,a枚正面朝上,b枚反面朝上,每次操作随机抽取一枚翻过来,m次操作正面朝上的数量的数学期望是多少?
如果只有1枚硬币,每次翻转的都是同一枚,最终要么是正面朝上,要么是反面朝上,数学期望是0或者1。
对于n枚硬币,a枚正面朝上,b枚反面朝上,下一次有两种状态:
1、随机抽到正面朝上,翻转后a-1枚朝上,b+1枚朝下,概率是a/n
2、随机抽到反面朝上,翻转后a+1枚朝上,b+1枚朝下,概率是b/n
如果当前的情况的概率是x,那么这两种情况的概率分别是和。
反向推也是同样的道理。
递推关系:f[i][j]表示第i次操作,有j枚硬币正面朝上,上一步是f[i-1][j-1]和f[i-1][j+1],注意边界即可。
最终答案:m次之后,1的概率+2的概率+...+n的概率。
滚动数组优化:
#include <bits/stdc++.h> using namespace std; int n, m, i, j, k, a, b, p; double f[5][5005], ans; int main(){ scanf("%d%d%d%d", &n, &a, &b, &m); f[0][a] = 1; for(i=1; i<=m; i++){ for(j=0; j<=n; j++){ f[i&1][j] = 0; if(j < n) f[i&1][j] += f[i-1&1][j+1] * (j+1) / n; if(j) f[i&1][j] += f[i-1&1][j-1] * (n-j+1) / n; } } for(i=1; i<=n; i++) ans += i * f[m&1][i]; printf("%.8lf\n", ans); return 0; }
优化前二维数组:
#include <bits/stdc++.h> using namespace std; int n, m, i, j, k, a, b; double f[5005][5005], ans; int main(){ scanf("%d%d%d%d", &n, &a, &b, &m); f[0][a] = 1; for(i=1; i<=m; i++){ for(j=0; j<=n; j++){ if(j < n) f[i][j] += f[i-1][j+1] * (j+1) / n; if(j) f[i][j] += f[i-1][j-1] * (n-j+1) / n; } } for(i=1; i<=n; i++) ans += i * f[m][i]; printf("%.6lf\n", ans); return 0; }
从前往后推:
#include <bits/stdc++.h> using namespace std; int n, m, i, j, k, a, b; double f[5005][5005], ans; int main(){ scanf("%d%d%d%d", &n, &a, &b, &m); f[0][a] = 1; for(i=0; i<m; i++){ for(j=0; j<=n; j++){ if(j) f[i+1][j-1] += f[i][j] * j / n; f[i+1][j+1] += f[i][j] * (n-j) / n; } } for(i=1; i<=n; i++) ans += i * f[m][i]; printf("%.8lf\n", ans); return 0; }