剑指Offer

剑指Offer - 九度1360 - 乐透之猜数游戏
2014-02-05 19:54

题目描述：

六一儿童节到了,YZ买了很多丰厚的礼品,准备奖励给JOBDU里辛劳的员工。为了增添一点趣味性,他还准备了一些不同类型的骰子,打算以掷骰子猜数字的方式发放奖品。例如,有的骰子有6个点数(点数分别为1~6),有的骰子有7个(点数分别为1~7),还有一些是8个点数(点数分别为1~8) 。他每次从中拿出n个同一类型的骰子(假设它们都是拥有m个点数并且出现概率相同)投掷,然后让员工在纸上按优先级(从高到低)的顺序写下3个数上交,表示他们认为这些骰子最有可能的点数之和是多少。第一个数就猜对的人,是一等奖;第二个数才猜对的人是二等奖;如果三个数都不是正确答案,别灰心！YZ还准备了很多棒棒糖。ZL很聪明,他想了想,打算把概率(以保留两位小数的概率计)最高的三个数找出来,如果有概率相同,则选择其中点数和最小的那个数。你觉得ZL会依次写下哪三个数？

输入：

输入有多组数据。

每组数据一行,包含2个整数n(0<=n<=10),m(6<=m<=8),n表示YZ拿出的骰子数,m表示骰子拥有的点数。如果n=0,则结束输入。

输出：

对应每组数据,输出ZL最可能依次写下的点数,以及其对应的概率值。概率值按4舍5入要求保留2位小数。每组数据之间空一行,注意:最后一组数据末尾无空行。

样例输入：

1 6
4 6
3 7
0

样例输出：

1 0.17
2 0.17
3 0.17

13 0.11
14 0.11
15 0.11

12 0.11
10 0.10
11 0.10

题意分析：
　　扔骰(tou，不是shai)子求点数应该也是很常见的概率问题了。对于一个点数范围1~m的骰子，扔了n次，求出点数之和概率最大的三个值，以及对应的概率。
　　首先，扔一次获得各个点数的概率是相等的，因此各点数之和的概率分布一定是对称的，所以概率最大的一定就是正中间的三个点数和。因此，均值n*(1+m)/2就是概率最大的。考虑到奇偶和取整问题，在n奇m偶的情况下，概率最大的点数有两个。
　　如果你做过另一个题：求x+y+z=n的非负整数解，应该会想在这题上试试用组合数学来搞出个巧妙解法。但由于这道题中限制每个数都在1~m的范围内，需要分情况处理。所以我还是决定用n^2*m规模的动态规划来解决。
　　k个骰子能扔出的点数之和最小是k，最大是m*k，因此只要知道了k-1个骰子的所有扔法，就能推导出k个骰子的所有扔法的概率分布。
　　递推公式为：
　　　　1. 用a[n][k]表示n个骰子扔出的点数和为k的扔法个数。
　　　　2. a[1][j]=1, j=[1,m]
　　　　3. a[i][j]=sigma(a[i-1][k]), j=[i,i*m], k∈[i-1,(i-1)*m]∩[j-m,j-1]
　　由于递推需要进行n轮，每轮的点数之和从i到i*m。所以时间复杂度是O(n*(n*m))，也就是O(n^2*m)，空间复杂度可以优化为O(n*m)，不过本题中n和m都比较小，所以我没有进一步优化。
　　最后需要注意的，是对算出来的概率四舍五日到小数点后两位，然后再比较概率。

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// 201402030320
#include <algorithm>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <vector>
using namespace std;

typedef struct st{
public:
    int x;
    int y;
    st(int _x = 0, int _y = 0): x(_x), y(_y) {};
}st;

bool comparator(const st &a, const st &b)
{
    if (a.y == b.y) {
        return a.x < b.x;
    } else {
        return a.y > b.y;
    }
}

int main()
{
    int n, m;
    int i, j, k;
    int sum;
    int a[11][81];
    vector<st> v;
    int cc;

    cc = 0;
    while (scanf("%d", &n) == 1 && n) {
        scanf("%d", &m);
        if (cc > 0) {
            printf("
");
        }
        ++cc;
        memset(a, 0, 11 * 81 * sizeof(int));
        for (i = 1; i <= m; ++i) {
            a[1][i] = 1;
        }
        sum = m;
        for (i = 2; i <= n; ++i) {
            for (j = 1; j <= m; ++j) {
                for (k = i - 1; k <= (i - 1) * m; ++k) {
                    a[i][k + j] += a[i - 1][k];
                }
            }
            sum *= m;
        }

        for (i = n; i <= n * m; ++i) {
            v.push_back(st(i, (int)(100.0 * a[n][i] / sum + 0.5)));
        }
        
        sort(v.begin(), v.end(), comparator);

        for (i = 0; i < 3; ++i) {
            printf("%d %.2f
", v[i].x, v[i].y / 100.0);
        }
        v.clear();
    }

    return 0;
}