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  • [atARC113F]Social Distance

    (由于是实数范围,端点足够小,因此区间都使用中括号,且符号取等号)

    定义$P(X)$表示$forall 2le ile n,a_{i}-a_{i-1}ge X$的概率,那么我们所求的也就是$P(X)$的积分

    考虑如何求某一个$P(X)$($X$为非负实数):

    令$a'_{i}=a_{i}-iX$,那么也就是要求$forall 2le ile n,a'_{i-1}le a'_{i}$,之后$a'_{i}$随机区间为$[x_{i-1}-iX,x_{i}-iX]$

    将所有端点排序并后,依次为$p_{1}le p_{2}le ...le p_{2n}$,那么这个问题也就是离散的了,再记$[l_{i},r_{i}]$为$a'_{i}$所对应的区间,则可以通过如下dp来计算:

    $f_{i,j}$表示仅考虑$a'_{1},a'_{2},...,a'_{i}$,满足$a'_{1}le a'_{2}le ...le a'_{i}le p_{j}$的概率,转移枚举$k$满足$a_{k-1}le p_{i-1}le a_{k}$,之后从$f_{k-1,j-1}$转移过来,下面考虑转移系数:

    若不满足$forall kle tle i,[p_{j-1},p_{j}]subseteq [l_{t},r_{t}]$则为0,否则即$frac{prod_{kle tle i}frac{p_{j}-p_{j-1}}{r_{t}-l_{t}}}{(i-k+1)!}$,通过倒序枚举$k$可以方便维护

    综上,就可以$o(n^{3})$求出$P(X)$

    如果$p_{i}$的相对顺序不变,那么结果即一个关于$X$的多项式,同样可以dp求出

    又因为只有$(2n)^{2}$个交点,因此只有$o(n^{2})$种顺序,对于确定的顺序后解出$X$的范围并求积分即可

    另外dp状态中需要存储一个$n$次多项式,因此时间复杂度是$o(n^{6})$

    还有由于最后答案是对998244353取模,需要用分数的形式存储交点以及比较

      1 #include<bits/stdc++.h>
      2 using namespace std;
      3 #define N 25
      4 #define M 1000005
      5 #define mod 998244353
      6 int n,ans,x[N],inv[M];
      7 struct frac{
      8     int x,y;
      9     bool operator < (const frac k)const{
     10         return x*k.y<k.x*y;
     11     }
     12     frac operator + (const frac k)const{
     13         return frac{x*k.y+k.x*y,y*k.y};
     14     }
     15     frac operator - ()const{
     16         return frac{-x,y};
     17     }
     18     frac operator * (const frac k)const{
     19         return frac{x*k.x,y*k.y};
     20     }
     21     int get_val(){
     22         return 1LL*x*inv[y]%mod;
     23     }
     24 }l[N],r[N];
     25 vector<frac>v;
     26 struct poly{
     27     int n,a[N];
     28     bool operator < (const poly k)const{
     29         return n<k.n;
     30     }
     31     poly operator + (const poly k)const{
     32         poly o;
     33         o.n=max(n,k.n);
     34         for(int i=0;i<=min(n,k.n);i++)o.a[i]=(a[i]+k.a[i])%mod;
     35         for(int i=k.n+1;i<=n;i++)o.a[i]=a[i];
     36         for(int i=n+1;i<=k.n;i++)o.a[i]=k.a[i];
     37         return o;
     38     }
     39     poly operator - ()const{
     40         poly o;
     41         o.n=n;
     42         for(int i=0;i<=n;i++)o.a[i]=mod-a[i];
     43         return o;
     44     }
     45     poly operator * (int k)const{
     46         poly o;
     47         o.n=n;
     48         for(int i=0;i<=n;i++)o.a[i]=1LL*a[i]*k%mod;
     49         return o;
     50     }
     51     poly operator * (poly k)const{
     52         poly o;
     53         o.n=n+k.n;
     54         for(int i=0;i<=o.n;i++)o.a[i]=0;
     55         for(int i=0;i<=n;i++)
     56             for(int j=0;j<=k.n;j++)o.a[i+j]=(o.a[i+j]+1LL*a[i]*k.a[j])%mod;
     57         return o;
     58     }
     59     poly dx(){
     60         poly o;
     61         o.n=n+1,o.a[0]=0;
     62         for(int i=0;i<=n;i++)o.a[i+1]=1LL*inv[i+1]*a[i]%mod;
     63         return o;
     64     }
     65     int get_val(int k){
     66         int s=1,ans=0;
     67         for(int i=0;i<=n;i++){
     68             ans=(ans+1LL*s*a[i])%mod;
     69             s=1LL*s*k%mod;
     70         }
     71         return ans;
     72     }
     73 }one,f[N][N<<1];
     74 pair<frac,poly>a[N<<1];
     75 int main(){
     76     one.n=0,one.a[0]=1;
     77     inv[0]=inv[1]=1;
     78     for(int i=2;i<M-4;i++)inv[i]=1LL*(mod-mod/i)*inv[mod%i]%mod;
     79     scanf("%d",&n);
     80     for(int i=0;i<=n;i++)scanf("%d",&x[i]);
     81     for(int i=0;i<=n;i++)
     82         for(int j=0;j<i;j++){
     83             if (i!=j)v.push_back(frac{x[i]-x[j],i-j});
     84             if (i-1!=j)v.push_back(frac{x[i]-x[j],i-j-1});
     85             if ((j)&&(i!=j-1))v.push_back(frac{x[i]-x[j],i-j+1});
     86         }
     87     sort(v.begin(),v.end());
     88     frac lst=frac{0,1};
     89     for(int i=0;i<v.size();i++)
     90         if (lst<v[i]){
     91             frac mid=frac{lst.x+v[i].x,lst.y+v[i].y};//通过mid来比较 
     92             for(int j=0;j<=n;j++){
     93                 poly o;
     94                 o.n=1,o.a[0]=x[j];
     95                 if (j){
     96                     o.a[1]=mod-j;
     97                     a[2*j-1]=make_pair(frac{x[j],1}+(-frac{j,1}*mid),o);
     98                 }
     99                 if (j<n){
    100                     o.a[1]=mod-(j+1);
    101                     a[2*j]=make_pair(frac{x[j],1}+(-frac{j+1,1}*mid),o);
    102                 }
    103             }
    104             sort(a,a+2*n);
    105             for(int j=0;j<2*n;j++)f[0][j]=one;
    106             for(int j=1;j<=n;j++){
    107                 l[j]=frac{x[j-1],1}+(-frac{j,1}*mid);
    108                 r[j]=frac{x[j],1}+(-frac{j,1}*mid);
    109                 for(int k=1;k<2*n;k++){
    110                     f[j][k]=f[j][k-1];
    111                     poly s=one;
    112                     for(int t=j;t;t--){
    113                         if ((a[k-1].first<l[t])||(r[t]<a[k].first))break;
    114                         s=s*(1LL*inv[x[t]-x[t-1]]*inv[j-t+1]%mod);
    115                         s=s*(a[k].second+(-a[k-1].second));
    116                         f[j][k]=f[j][k]+s*f[t-1][k-1];
    117                     }
    118                 }
    119             }
    120             poly s=f[n][2*n-1].dx();
    121             ans=((ans+s.get_val(v[i].get_val()))%mod+mod-s.get_val(lst.get_val()))%mod;
    122             lst=v[i];
    123         }
    124     printf("%d",ans);
    125 }
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