CF1349D Slime and Biscuits

题意:有 个人,第 个人有 个饼干。

每次随机选择一个饼干,将其随机分配给除了它现在所有者的其他 个人。

求使得一个人拥有所有饼干的期望步数。

答案对 取模,,饼干总数,时限


好的期望题。设:

  • 为游戏以 结束的概率。
  • 为以 结束的所有情况,耗时乘发生概率的和。
  • 为当饼干全在 手里才结束(全在其他某人手里不结束),所需的的期望步数。

注意 并非期望,只是期望的“一部分”,因为 而单个 一般小于 即为答案。

怎么在 之间转化呢? 考虑挖掉 中多余的贡献。

能发现,若所有饼干到达 之前,曾经一起到达过 ,此时游戏早该结束了,于是导致了不合法。

枚举游戏真正的结束位置,可得

其中 为小饼干全在 手中变为全在 手中()所需的期望步数,不难发现这是一个常数。

移项得

对于将 ,将所有等式相加,可得 求出 之后即可得到答案。


求解 时,问题大大简化,对于单个 ,我们只在乎小饼干是否在 手中。

个小饼干仍需的期望步数。 为饼干总数。

每一步操作分三类讨论:

  • 其他人给了其他人
  • 其他人给了
  • 给了其他人

可以得到:

边界条件是


如果我们直接根据这个关系式来消元,可能出现系数为 的情况,较难处理。

注意到,由于我们分类的组合意义,右侧 的系数(概率)和为 。(左侧显然也是 ,这样就可以对消了)

考虑(看官方题解)求 的递推式。

,有 (注意是后缀和)。

是两侧共有的,可以消去。

现在只剩两项,可以直接递推了。整理得:

时可以得到边界:

最后,各个 就可以直接使用 得到。而