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  • bzoj 3451: Tyvj1953 Normal [fft 点分治 期望]

    3451: Tyvj1953 Normal

    题意:

    N 个点的树,点分治时等概率地随机选点,代价为当前连通块的顶点数量,求代价的期望值


    百年难遇的点分治一遍AC!!!


    今天又去翻了一下《具体数学》上的离散概率,对期望有了一点新认识吧。


    本题根据期望的线性性质,计算每个点的代价期望加起来。

    一个点v产生了代价,它在u选为中心时所在的cc里,并且(u,v)路径上没有其他点已经被选择。概率为(frac{1}{(u,v)之间包含u,v点的个数})

    统计每种长度的路径有多少个


    点分治+生成函数统计就好了

    值得注意的是,要用总-同一个子树的做法,否则fft的次数界会与最大子树深度相关,可以被卡成n^2

    #include <iostream>
    #include <cstdio>
    #include <cstring>
    #include <algorithm>
    #include <cmath>
    #include <ctime>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int N = (1<<16) + 5, M = 1e5+5;
    const double PI = acos(-1.0);
    inline int read() {
        char c=getchar(); int x=0,f=1;
        while(c<'0'||c>'9') {if(c=='-')f=-1;c=getchar();}
        while(c>='0'&&c<='9') {x=x*10+c-'0';c=getchar();}
        return x*f;
    }
    
    struct meow{
        double x, y;
        meow(double a=0, double b=0):x(a), y(b){}
    };
    meow operator +(meow a, meow b) {return meow(a.x+b.x, a.y+b.y);}
    meow operator -(meow a, meow b) {return meow(a.x-b.x, a.y-b.y);}
    meow operator *(meow a, meow b) {return meow(a.x*b.x-a.y*b.y, a.x*b.y+a.y*b.x);}
    meow conj(meow a) {return meow(a.x, -a.y);}
    typedef meow cd;
    
    namespace fft {
    	int maxlen = 1<<16, rev[N];
    	cd omega[N], omegaInv[N];
    	void init(int lim) {
    		maxlen = 1; while(maxlen < lim) maxlen<<=1;
    		for(int i=0; i<maxlen; i++) {
    			omega[i] = cd(cos(2*PI/maxlen*i), sin(2*PI/maxlen*i));
    			omegaInv[i] = conj(omega[i]);
    		}
    	}
    	void dft(cd *a, int n, int flag) {
    		cd *w = flag == 1 ? omega : omegaInv;
    		int k = 0; while((1<<k) < n) k++;
    		for(int i=0; i<n; i++) {
    			rev[i] = (rev[i>>1]>>1) | ((i&1)<<(k-1));
    			if(i < rev[i]) swap(a[i], a[rev[i]]);
    		}
    		for(int l=2; l<=n; l<<=1) {
    			int m = l>>1;
    			for(cd *p = a; p != a+n; p += l) 
    				for(int k=0; k<m; k++) {
    					cd t = w[maxlen/l*k] * p[k+m];
    					p[k+m] = p[k] - t;
    					p[k] = p[k] + t;
    				}
    		}
    		if(flag == -1) for(int i=0; i<n; i++) a[i].x /= n;
    	}
    	void sqr(cd *a, int n) {
    		dft(a, n, 1);
    		for(int i=0; i<n; i++) a[i] = a[i] * a[i];
    		dft(a, n, -1);
    	}
    }
    
    int n;
    struct edge{int v, ne;} e[N<<1];
    int cnt, h[N];
    inline void ins(int u, int v) {
    	e[++cnt] = (edge){v, h[u]}; h[u] = cnt;
    	e[++cnt] = (edge){u, h[v]}; h[v] = cnt;
    }
    int rt, f[N], vis[N], size[N], all;
    void dfs_rt(int u, int fa) {
    	size[u] = 1; f[u] = 0;
    	for(int i=h[u];i;i=e[i].ne) {
    		int v = e[i].v;
    		if(vis[v] || v == fa) continue;
    		dfs_rt(v, u);
    		size[u] += size[v];
    		f[u] = max(f[u], size[v]);
    	}
    	f[u] = max(f[u], all-size[u]);
    	if(f[u] < f[rt]) rt = u;
    }
    
    int d[N], c[N], lim;
    void dfs_get(int u, int fa) {
    	for(int i=h[u];i;i=e[i].ne) {
    		int v = e[i].v;
    		if(vis[v] || v == fa) continue;
    		d[v] = d[u] + 1; c[d[v]]++;
    		lim = max(lim, d[v]+1);
    		dfs_get(v, u);
    	}
    }
    
    cd a[N];
    int g[N], t[N];
    void cal(int lim, int flag) { 
    	int n = 1; while(n<lim<<1) n<<=1; //printf("cal------- %d  %d   %d
    ", lim, n, flag);
    	//for(int i=0; i<lim; i++) printf("%d ", c[i]); puts(" c");
    	for(int i=0; i<lim; i++) a[i] = cd(c[i]), c[i] = 0;
    	for(int i=lim; i<n; i++) a[i] = cd();
    	fft::sqr(a, n);
    	//for(int i=0; i<lim<<1; i++) printf("%.0lf ", a[i].x); puts(" a");
    	for(int i=1; i<lim<<1; i++) t[i] += flag * (int) floor(a[i-1].x + 0.5);
    	//for(int i=0; i<lim<<1; i++) printf("%d ", t[i]); puts(" t");
    }
    
    void dfs(int u) { //printf("
    -----------dfs---------- %d
    ", u);
    	vis[u] = 1;
    	d[u]=0; c[0]++; lim=1; dfs_get(u, 0); 
    	for(int i=0; i<lim<<1; i++) t[i] = 0;
    	cal(lim, 1);
    	int _lim = lim;
    	for(int i=h[u];i;i=e[i].ne) {
    		int v = e[i].v;
    		if(vis[v]) continue;
    		d[v] = 1; c[1]++; lim = 2; dfs_get(v, u);
    		cal(lim, -1);
    	}
    	for(int i=0; i<_lim<<1; i++) g[i] += t[i];// printf("final %d  %d
    ", i, t[i]);
    
    	for(int i=h[u];i;i=e[i].ne) {
    		int v = e[i].v;
    		if(vis[v]) continue;
    		all = size[v]; rt=0; dfs_rt(v, u);
    		dfs(rt);
    	}
    }
    
    int main() {
    	freopen("in", "r", stdin);
    	n=read();
    	fft::init(n<<1);
    	for(int i=1; i<n; i++) ins(read()+1, read()+1);
    	all=n; rt=0; f[0]=1e9; dfs_rt(1, 0);
    	dfs(rt);
    	double ans = 0;
    	//for(int i=1; i<=n; i++) printf("%d ", g[i]); puts("");
    	for(int i=1; i<=n; i++) if(g[i]) ans += (double) g[i] / i;
    	printf("%.4lf", ans);
    }
    
    
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