1 条题解

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    @ 2022-10-02 21:45:34

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    这里是一个简化版的题解。

    40% 简单递推
    记从\(x\)号扇区开始读取直到退出时的跳转次数的数学期望为\(E(X)\),则容易得到递推公式\(E(X)=\frac{1}{2}E(L_X)+\frac{1}{2}E(R_X)+1\),规定\(E(0)=-1\)。

    对于1,2,5,6四个数据点,直接从底向上(到1号点)递推计算即可。也可以自顶向下递归操作。复杂度\(O(n)\);

    60% 高斯消元
    硬盘有\(n\)个扇区,则我们可以列出\(n\)个线性方程。容易看出可以应用Gauss-Jordan消元法来解方程组,最终得到\(E(1)\)的值。复杂度\(O(n^3)\)。

    该方法可以通过3,4数据点,但有可能卡常数。

    100% 递推+拓扑排序
    数据范围的特殊条件即描述了一种有向无环图(DaG)的情形。在这种情况下,使用拓扑排序逐步向前递推计算,其复杂度近似是\(O(n)\)的。

    即便不是DaG,我们也容易看出其中最多有一个环。该环一定包含\(k\)号扇区,从\(k\)号扇区遍历整个图,即可得到整个环,不满足递推性质而需要移项解方程的情形也发生在\(k\)号扇区对应的方程中。

    因此,我们可以得到最终方法:
    1. 应用拓扑排序,求出部分扇区的期望。如果没有环,这一步就能求出所有扇区的期望;
    2. 从\(k\)号扇区开始找环,逐步**展开方程**,从而求出\(k\)号扇区的期望;
    3. 继续拓扑排序,求出所有扇区的期望;

    展开方程的方法:

    在等式\(E(X)=\frac{1}{2}E(L_X)+\frac{1}{2}E(R_X)+1\)中,\(L_X,R_X\)中有且仅有一个的期望是已知的,因此该式可以改写为\(E(X)=\frac{1}{2}E(Ch_X)+C\),其中\(Ch_X\)表示X的某个孩子,\(C\)表示常数。

    从\(X=k\)开始搜索,每次令\(X:=Ch_X\),直至搜出整个环。

    如果环中有\(h\)个扇区,则最后的方程为\(E(k)=(\frac{1}{2})^{h}E(k)+C'\),可得\(E(k)=\frac{C'}{1-\frac{1}{2^h}}\)。

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