关于后端:月度刷题计划同款简单线性-DP-运用题

3次阅读

共计 1808 个字符，预计需要花费 5 分钟才能阅读完成。

这是 LeetCode 上的 688. 骑士在棋盘上的概率 ，难度为中等。

Tag :「线性 DP」

在一个 $n \times n$ 的国际象棋棋盘上，一个骑士从单元格 $(row, column)$ 开始，并尝试进行 $k$ 次挪动。行和列是从 $0$ 开始的，所以左上单元格是 $(0,0)$，右下单元格是 $(n – 1, n – 1)$。

象棋骑士有 $8$ 种可能的走法，如下图所示。每次挪动在根本方向上是两个单元格，而后在正交方向上是一个单元格。

每次骑士要挪动时，它都会随机从 $8$ 种可能的挪动中抉择一种(即便棋子会来到棋盘)，而后挪动到那里。

骑士继续移动，直到它走了 $k$ 步或来到了棋盘。

返回骑士在棋盘进行挪动后仍留在棋盘上的概率。

示例 1：

输出: n = 3, k = 2, row = 0, column = 0

输入: 0.0625

解释: 有两步 (到(1,2)，(2,1)) 能够让骑士留在棋盘上。在每一个地位上，也有两种挪动能够让骑士留在棋盘上。骑士留在棋盘上的总概率是 0.0625。

示例 2：

输出: n = 1, k = 0, row = 0, column = 0

输入: 1.00000

提醒:

$1 <= n <= 25$
$0 <= k <= 100$
$0 <= row, column <= n$

定义 $f[i][j][p]$ 为从地位 $(i, j)$ 登程，应用步数不超过 $p$ 步，最初仍在棋盘内的概率。

不失一般性思考 $f[i][j][p]$ 该如何转移，依据题意，挪动规定为「八连通」，对下一步的落点 $(nx, ny)$ 进行分状况探讨即可：

因为计算的是仍在棋盘内的概率，因而对于 $(nx, ny)$ 在棋盘外的状况，毋庸思考；
若下一步的落点 $(nx, ny)$ 在棋盘内，其残余可用步数为 $p – 1$，则最初仍在棋盘的概率为 $f[nx][ny][p – 1]$，则落点 $(nx, ny)$ 对 $f[i][j][p]$ 的奉献为 $f[nx][ny][p – 1] \times \frac{1}{8}$，其中 $\frac{1}{8}$ 为事件「从 $(i, j)$ 走到 $(nx, ny)$」的概率（八连通挪动等概率产生），该事件与「达到 $(nx, ny)$ 后进行后续挪动并留在棋盘」为互相独立事件。

最终的 $f[i][j][p]$ 为「八连通」落点的概率之和，即有：

$$
f[i][j][p] = \sum {f[nx][ny][p – 1] \times \frac{1}{8}}
$$

代码：

class Solution {int[][] dirs = new int[][]{{-1,-2},{-1,2},{1,-2},{1,2},{-2,1},{-2,-1},{2,1},{2,-1}};
    public double knightProbability(int n, int k, int row, int column) {double[][][] f = new double[n][n][k + 1];
        for (int i = 0; i < n; i++) {for (int j = 0; j < n; j++) {f[i][j][0] = 1;
            }
        }
        for (int p = 1; p <= k; p++) {for (int i = 0; i < n; i++) {for (int j = 0; j < n; j++) {for (int[] d : dirs) {int nx = i + d[0], ny = j + d[1];
                        if (nx < 0 || nx >= n || ny < 0 || ny >= n) continue;
                        f[i][j][p] += f[nx][ny][p - 1] / 8;
                    }
                }
            }
        }
        return f[row][column][k];
    }
}