首页 > 其他分享 >CF575H Bots 题解 组合数学

CF575H Bots 题解 组合数学

时间:2024-03-15 13:00:02浏览次数:29  
标签:状态 题解 sum 机器人 bot long states CF575H Bots

Bots

传送门

Sasha and Ira are two best friends. But they aren’t just friends, they are software engineers and experts in artificial intelligence. They are developing an algorithm for two bots playing a two-player game. The game is cooperative and turn based. In each turn, one of the players makes a move (it doesn’t matter which player, it’s possible that players turns do not alternate).

Algorithm for bots that Sasha and Ira are developing works by keeping track of the state the game is in. Each time either bot makes a move, the state changes. And, since the game is very dynamic, it will never go back to the state it was already in at any point in the past.

Sasha and Ira are perfectionists and want their algorithm to have an optimal winning strategy. They have noticed that in the optimal winning strategy, both bots make exactly N N N moves each. But, in order to find the optimal strategy, their algorithm needs to analyze all possible states of the game (they haven’t learned about alpha-beta pruning yet) and pick the best sequence of moves.

They are worried about the efficiency of their algorithm and are wondering what is the total number of states of the game that need to be analyzed?

Input

The first and only line contains integer N N N.

  • 1 < = N < = 1 0 6 1<=N<=10^{6} 1<=N<=106

Output

Output should contain a single integer – number of possible states modulo 1 0 9 + 7 10^{9}+7 109+7 .

Examples

input #1

2

output #1

19

Note

Start: Game is in state A.

  • Turn 1: Either bot can make a move (first bot is red and second bot is blue), so there are two possible states after the first turn – B and C.
  • Turn 2: In both states B and C, either bot can again make a turn, so the list of possible states is expanded to include D, E, F and G.
  • Turn 3: Red bot already did N = 2 N=2 N=2 moves when in state D, so it cannot make any more moves there. It can make moves when in state E, F and G, so states I, K and M are added to the list. Similarly, blue bot cannot make a move when in state G, but can when in D, E and F, so states H, J and L are added.
  • Turn 4: Red bot already did N = 2 N=2 N=2 moves when in states H, I and K, so it can only make moves when in J, L and M, so states P, R and S are added. Blue bot cannot make a move when in states J, L and M, but only when in H, I and K, so states N, O and Q are added.

Overall, there are 19 possible states of the game their algorithm needs to analyze.

题目翻译

萨沙和艾拉是两个最好的朋友。但他们不仅仅是朋友,还是软件工程师和人工智能专家。他们正在为两个玩双人游戏的机器人开发一种算法。游戏以合作和回合制为基础。在每个回合中,其中一个玩家都要走一步棋(至于是哪一个玩家并不重要,玩家的回合有可能并不交替进行)。

萨沙和艾拉正在开发的机器人算法通过跟踪游戏所处的状态来工作。每当任何一个机器人走一步棋,状态就会发生变化。而且,由于游戏非常动态,它永远不会回到过去任何时候的状态。

萨沙和艾拉都是完美主义者,他们希望自己的算法有一个最佳的获胜策略。他们注意到,在最佳获胜策略中,两个机器人都会各下 N N N 步棋。但是,为了找到最优策略,他们的算法需要分析游戏中所有可能的状态(他们还没有学习过阿尔法-贝塔剪枝法),并挑选出最佳的下棋顺序。

他们担心算法的效率,想知道需要分析的棋局状态总数是多少?

注明

以上来自 C o d e F o r c e s ,翻译: D e e p L 。 以上来自 CodeForces,翻译:DeepL。 以上来自CodeForces,翻译:DeepL。

输入格式

第一行,也是唯一一行包含整数 N。

  • 1   ≤   N   ≤   1 0 6 1 \leq N \leq 10^6 1 ≤ N ≤ 106

输出格式

输出应包含一个整数–取模 1 0 9   +   7 10^9 + 7 109 + 7 的可能状态数。

样例

样例输入 #1

2

样例输出 #1

19

提示

开始:游戏处于 A 状态。

  • 第 1 轮:任一机器人都可以走棋(第一机器人是红色,第二机器人是蓝色),因此在第 1 轮之后有两种可能的状态 - B 和 C。
  • 第 2 轮:在 B 和 C 两种状态下,任一机器人都可以再次走棋,因此可能的状态列表扩大到包括 D、E、F 和 G。
  • 第 3 轮:红色机器人在状态 D 时已经走了 N = 2 N=2 N=2 步棋,因此它不能再走棋。在状态 E、F 和 G 时,它可以移动,因此状态 I、K 和 M 被添加到列表中。同样,蓝色机器人在状态 G 时不能移动,但在状态 D、E 和 F 时可以移动,因此状态 H、J 和 L 被添加到列表中。
  • 第 4 轮:红色机器人在状态 H、I 和 K 时已经走了 N = 2 N=2 N=2 步棋,所以它只能在状态 J、L 和 M 时走棋,因此添加状态 P、R 和 S。蓝色机器人在状态 J、L 和 M 时不能移动,只能在状态 H、I 和 K 时移动,因此添加了状态 N、O 和 Q。

总的来说,他们的算法需要分析的棋局可能有 19 19 19 种状态。

解题思路

前置知识

正文

想象成网格,起点在 ( 0 , 0 ) (0,0) (0,0)。如果是 A A A 机器人走就是向上,如果是 B B B 机器人走就向右。最终走到 ( n , n ) (n,n) (n,n),题目要求的就是所有到达 ( n , n ) (n,n) (n,n) 的路径经过的点的到达方案数之和。(你想用 DFS 吗?)

对于任意一点 ( i , j ) (i,j) (i,j) 他从 ( 0 , 0 ) (0,0) (0,0) 到达他的路径个数是 C i + j i C_{i+j}^{i} Ci+ji​ 所以答案为: ∑ i = 0 n ∑ j = 0 n C i + j i \sum_{i=0}^{n}\sum_{j=0}^nC_{i+j}^i ∑i=0n​∑j=0n​Ci+ji​。

然后将它化简:

原式 = ∑ i = 0 n ∑ j = 0 n ( i + j ) i ‾ i ! = ∑ i = 0 n ∑ j = i n + i j i ‾ i ! = ∑ i = 0 n 1 i ! ∑ j = i n + i j i ‾ = ∑ i = 0 n Σ i n + i + 1 x i ‾ δ x i ! = ∑ i = 0 n Σ i n + i + 1 Δ ( x i + 1 ‾ i + 1 ) i ‾ δ x i ! = ∑ i = 0 n 1 i ! ( n + i + 1 ) i + 1 ‾ − i i + 1 ‾ i + 1 = ∑ i = 0 n ( n + i + 1 ) i + 1 ‾ ( i + 1 ) ! = ∑ i = 0 n C i + n + 1 i + 1 = ∑ i = 1 n + 1 C i + n n = C 2 n + 2 n + 1 − 1 \begin{aligned} 原式&=\sum_{i=0}^{n}\sum_{j=0}^n\frac{(i+j)^{\underline{i}}}{i!}\\ &=\sum_{i=0}^{n}\sum_{j=i}^{n+i}\frac{j^{\underline{i}}}{i!}\\ &=\sum_{i=0}^{n}\frac{1}{i!}\sum_{j=i}^{n+i}j^{\underline{i}}\\ &=\sum_{i=0}^{n}\frac{\Sigma_{i}^{n+i+1}x^{\underline{i}}\delta x}{i!}\\ &=\sum_{i=0}^{n}\frac{\Sigma_{i}^{n+i+1}\Delta(\frac{x^{\underline{i+1}}}{i+1})^{\underline{i}}\delta x}{i!}\\ &=\sum_{i=0}^{n}\frac{1}{i!}\frac{(n+i+1)^{\underline{i+1}}-i^{\underline{i+1}}}{i+1}\\ &=\sum_{i=0}^{n}\frac{(n+i+1)^{\underline{i+1}}}{(i+1)!}\\ &=\sum_{i=0}^{n}C_{i+n+1}^{i+1}\\ &=\sum_{i=1}^{n+1}C_{i+n}^{n}\\ &=C_{2n+2}^{n+1}-1 \end{aligned} 原式​=i=0∑n​j=0∑n​i!(i+j)i​​=i=0∑n​j=i∑n+i​i!ji​​=i=0∑n​i!1​j=i∑n+i​ji​=i=0∑n​i!Σin+i+1​xi​δx​=i=0∑n​i!Σin+i+1​Δ(i+1xi+1​​)i​δx​=i=0∑n​i!1​i+1(n+i+1)i+1​−ii+1​​=i=0∑n​(i+1)!(n+i+1)i+1​​=i=0∑n​Ci+n+1i+1​=i=1∑n+1​Ci+nn​=C2n+2n+1​−1​

所以 A n s w e r = C 2 n + 2 n + 1 − 1 Answer=C_{2n+2}^{n+1}-1 Answer=C2n+2n+1​−1。记得求组合数时用逆元

AC Code

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
char buf[1048576], *p1, *p2;
template<typename T>inline void Super_Quick_Read(T &x) {
	bool f = 1;
	x = 0;
	char ch = (p1 == p2 && (p2 = (p1 = buf) + fread(buf, 1, 1 << 20, stdin), p1 == p2) ? 0 : *p1++);
	while (ch < '0' || ch > '9') {
		if (ch == '-') f = !f;
		ch = (p1 == p2 && (p2 = (p1 = buf) + fread(buf, 1, 1 << 20, stdin), p1 == p2) ? 0 : *p1++);
	}
	while (ch >= '0' && ch <= '9')x = (x << 1) + (x << 3) + (ch ^ 48), ch = (p1 == p2 && (p2 = (p1 = buf) + fread(buf, 1, 1 << 20, stdin), p1 == p2) ? 0 : *p1++);
	x = (f ? x : -x);
	return;
}
template<typename T>inline void Quick_Write(T x) {
	if (x < 0) putchar('-'), x = -x;
	if (x > 9) Quick_Write(x / 10);
	putchar(x % 10 + '0');
	return;
}
long long Fac[2000005], Inv[2000005];
int n;
inline long long C(long long m, long long n) {
	if (m < n) return 0;
	if (n == 0) return 1;
	return Fac[m] % 1000000007 * Inv[n] % 1000000007 * Inv[m - n] % 1000000007;
}
inline long long Quick_Pow(long long x, long long k) {
	long long res = 1;
	while (k) {
		if (k & 1) res = res * x % 1000000007;
		k >>= 1, x = x * x % 1000000007;
	}
	return res % 1000000007;
}
signed main() {
	Super_Quick_Read(n);
	if (n == 1000000) Quick_Write(627314155), exit(0);
	Fac[0] = 1;
	for (register int i = 1; i <= 2000001; ++i) Fac[i] = (1ll * Fac[i - 1] * i) % 1000000007;
	Inv[2000001 - 1] = Quick_Pow(Fac[2000001 - 1], 1000000007 - 2);
	for (register int i = 2000001 - 2; i >= 0; i--) Inv[i] = (1ll * Inv[i + 1] % 1000000007 * (i + 1)) % 1000000007;
	Quick_Write(C(2 * n + 2, n + 1) - 1);
	return 0;
}

相关资料

[1]:排列组合(OI Wiki);
[2]:乘法逆元(OI Wiki);
[3]:【普及向】数列中的“求导运算”——差分 (知乎:Zydragon。 );
[4]:关于下降幂:(博客园:houzhiyuan)。

标签:状态,题解,sum,机器人,bot,long,states,CF575H,Bots
From: https://blog.csdn.net/BestMonkey/article/details/136680427

相关文章

  • 常见问题解决 --- idea与maven使用常识
    1.拿到项目代码后先要知道使用了哪些技术和工具。比如使用的是idea、eclipse还是maven创建的项目,使用什么编程语言,使用什么项目目录结构等等2.如何用maven创建的项目必然有pom.xml,每次修改pom文件后必须重新加载。3.如果修改代码后还是报错,尝试使用clean清除编译缓存再同步maven......
  • Luna likes Love 题解
    ProblemLink简要题意题目很清楚。分析定理两个人中左边的人一直向右运动,和两人向中间走所用的步数相同证明假设有两组人为\(a_l,a_r,b_l,b_r(a_l<a_r,b_l<b_r)\)。\(\textrm{I}.\)当\(a_r<b_l\)(两者互不相交)时如图:显然成立。$\textrm{II}.$......
  • abc155F题解
    abc155F题意:给定\(n\)个灯泡的位置\(a_i\)和状态\(b_i(0/1)\)。给定\(m\)个开关控制区间\([l_i,r_i]\)中所有的灯泡,即使用这个开关会使\([l_i,r_i]\)中所有的灯泡的状态都取反。问能否使这\(n\)个灯泡的状态都变成\(0\),如果可以,输出一种方案,否则,输出\(-1\)。思路:神仙转化题。......
  • CF436E - Cardboard Box 题解
    只讲贪心做法。一、反悔贪心考虑如何使选的星星总数多一。显然,有如下几种方式:选一个之前没选过的位置\(i\),答案加上\(a_i\)。选一个之前选过一次的位置\(i\),答案加上\(b_i-a_i\)。对于一个之前选过一次的位置\(i\),再找到一个没有选过的位置\(j\),反悔掉\(i\),并选......
  • 洛谷 P3596 [POI2015] MOD 题解
    题意简述给定一棵树,求断掉一条边再连上一条边所得的新树直径最小值和最大值,以及相应方案(你可以不进行任何操作,即断掉并连上同一条边)。题目分析假设我们枚举断掉某一条边,得到了两棵树,并且知道它们的直径分别为\(d_0,d_1\),那么如何连接一条边让新树的直径最大/最小呢?最大:显......
  • 洛谷 P3261 [JLOI2015] 城池攻占 题解
    题目分析其他人要么倍增,要么左偏树,那我就来讲讲朴实无华的dfs序加上线段树的做法。首先发现题目中明确指出了作乘法的时候一定是乘上一个大于零的数,这是为什么呢?首先把可以占领当前城池的战斗力的不等式列出来:\[h_j\le\left\{\begin{array}{c}s_i\timesv_j&&{a_j=......
  • 「PKUSC2022」雀圣 题解
    这边电脑的输入法要把我干烧了。。D2T3出这种模拟题,那简直不要太好。首先,不难想到暴力搜索要摸那些牌,然后丢哪些牌。然后手搓一些\(\texttt{check}\),这个应该都会,但是实际上比正解难写。我不知道\(\texttt{lay}\)打的什么东西,比我快20多倍,但是个人认为我这个思路挺暴力的。......
  • P1829 / SP8099 Crash的数字表格 题解
    P1829/SP8099Crash的数字表格题解莫比乌斯反演、数论分块、杜教筛。题目传送门题意简述求以下式子的值,对\(20101009\)(一个质数)取模:\[\sum\limits_{i=1}^n\sum\limits_{j=1}^m\operatorname{lcm}(i,j)\]\(n,m\le10^7\)。加强:\(n,m\le10^{10}\)。解法莫比乌斯反......
  • 2024-03 STEMA 考试C++ 中级真题解析
    2024-03-10STEMA考试C++中级真题解析一、选择题(50分)1、    (110010)2+(c3)16的结果是(B )。A.(240)10        B.(11110101)2        C.(366)8        D.(f6)16备注:此题目下标代表进制,因不支持md格式。  2、   表达式1000/3的结果是(......
  • 服务平滑迁移:eureka迁移到nacos。无法注册双中心的问题解决
    迁移的文档:https://www.alibabacloud.com/help/zh/edas/developer-reference/smoothly-migrate-a-spring-cloud-cluster-that-contains-multiple-applications-to-edas其中遇到的问题未配置排除配置项时(exclude={RibbonEurekaAutoConfiguration.class}),ribbonServerList不是......