Description
Zeit und Raum trennen dich und mich.
时空将你我分开。
(B) 君在玩一个游戏,这个游戏由 (n) 个灯和 (n) 个开关组成,给定这 (n) 个灯的初始状态,下标为
从 1 到 (n) 的正整数。每个灯有两个状态亮和灭,我们用 1 来表示这个灯是亮的,用 0 表示这个灯是灭的,游戏
的目标是使所有灯都灭掉。但是当操作第 (i) 个开关时,所有编号为 (i) 的约数(包括 1 和 (i))的灯的状态都会被
改变,即从亮变成灭,或者是从灭变成亮。(B) 君发现这个游戏很难,于是想到了这样的一个策略,每次等概率随机
操作一个开关,直到所有灯都灭掉。这个策略需要的操作次数很多, (B) 君想到这样的一个优化。如果当前局面,
可以通过操作小于等于 (k) 个开关使所有灯都灭掉,那么他将不再随机,直接选择操作次数最小的操作方法(这个
策略显然小于等于 (k) 步)操作这些开关。(B) 君想知道按照这个策略(也就是先随机操作,最后小于等于 (k) 步,使
用操作次数最小的操作方法)的操作次数的期望。这个期望可能很大,但是 (B) 君发现这个期望乘以 (n) 的阶乘一定
是整数,所以他只需要知道这个整数对 100003 取模之后的结果。
Input
第一行两个整数 (n, k)。
接下来一行 (n) 个整数,每个整数是 0 或者 1,其中第 (i) 个整数表示第 (i) 个灯的初始情况。
(1 leq n leq 100000, 0 leq k leq n);
Output
输出一行,为操作次数的期望乘以 (n) 的阶乘对 100003 取模之后的结果。
Sample Input
4 0
0 0 1 1
Sample Output
512
想法
又是个小文艺题,原谅我有点激动。。。
首先从 (n) 到 (1) 扫一遍,哪些灯需要被按1次是可以知道的,而且必须按这些灯。
如果不小心按了其他的灯,就必须再按一次变回来。
神奇的 (dp) 方式,设 (f[i]) 表示从最少需要按 (i) 次的状态变到最少需要按 (i-1) 次的状态的期望步数。
随机按一次,按中 (i) 个需要按的键之一的概率是 (frac{i}{n}) ,按后变到了至少按 (i-1) 次的状态,步数为1
若没有按中需要的键,概率是 (frac{n-i}{n}) , 此时至少需要按 (i+1) 个键,应再按 (f[i+1]) 次恢复至少按 (i) 次的状态,再按 (f[i]) 次到至少 (i-1) 次的状态,总共步数为 (1+f[i+1]+f[i])
综上所述,可列出式子
(
f[i]=frac{i}{n}+frac{n-i}{n}(1+f[i+1]+f[i])
)
合并同类项,整理一下得出
(
f[i]=frac{n+(n-i)f[i+1]}{i}
)
边界条件 (f[n]=1)
从 (n) 往前求 (f[]) ,一直求到 (f[k+1])
扫一遍得出原状态至少按的次数 (t)
若 (t leq k) ,则总期望值就是 (t) ; 否则是 (k+sumlimits_{i=k+1}^t f[i])
最后别忘了乘以 (n) 的阶乘!
代码
#include<cstdio>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#define xzy 100003
using namespace std;
const int N = 100005;
typedef long long ll;
int n,k,t;
int a[N];
int Pow_mod(int x,int y){
int ret=1;
while(y){
if(y&1) ret=((ll)ret*x)%xzy;
x=((ll)x*x)%xzy;
y>>=1;
}
return ret;
}
int f[N],inv[N];
int main()
{
scanf("%d%d",&n,&k);
for(int i=1;i<=n;i++) scanf("%d",&a[i]);
t=0;
for(int i=n;i>0;i--){
if(!a[i]) continue;
t++;
for(int j=1;j*j<=i;j++)
if(i%j==0){
a[j]^=1;
if(j*j!=i) a[i/j]^=1;
}
}
inv[1]=1;
for(int i=2;i<=n;i++) inv[i]=xzy-1ll*(xzy/i)*inv[xzy%i]%xzy;
int ans=k;
f[n]=1;
for(int i=n-1;i>k;i--)
f[i]=(1ll*(n-i)*f[i+1]%xzy+n)%xzy*inv[i]%xzy;
if(t<=k) ans=t;
else for(int i=k+1;i<=t;i++) ans=(ans+f[i])%xzy;
for(int i=2;i<=n;i++) ans=((ll)ans*i)%xzy;
printf("%d
",ans);
return 0;
}