正题

题目链接:https://www.luogu.com.cn/problem/P6944

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题目大意

有$n$颗不同颜色的宝石，每次随机选择一颗复制，重复$d$次，求最后宝石数前$r$的颜色的宝石数之和的期望值。

$1\le r\le n,d\le 300$

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解题思路

考虑一种最终状态$S$的概率，设第$i$种宝石个数为$a_i+1$，那么我们考虑在若干次分裂中分裂到这几个的概率，这里先考虑分子作为权重（因为分母一样）。
首先分裂天数分配到每一种宝石的方案就是可重排列的公式：$\frac{d!}{{\prod }_{i=1}^n{a}_i!}$
然后对于第$i$次分裂一种宝石时，有$i$的概率，所以这一部分的方案就是${\prod }_{i=1}^n{a}_i!$
那么总共的权重
$$\frac{d!}{{\prod }_{i=1}^n{a}_i!}\times \prod _{i=1}^n{a}_i!=d!$$

所以所有方案的概率都是相等的。

之后考虑怎么求所有方案的，我们可以考虑$dp$。

$dp$求前$r$大的和话我们有个很常见的技巧，就是我们可以每次让一个前缀$+1$，然后不断缩短前缀，这样我们还可以在缩短前缀的过程中顺便统计重排的方案。

设$f_{i,j}$表示目前分裂了$i$次，前缀长度为$j$时的方案数，$g$则表示所有方案的答案，然后转移即可。

时间复杂度：$O(n^3)$

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code

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
using namespace std;
const int N=510;
int n,d,r;
double C[N][N],f[N][N],g[N][N];
int main()
{scanf("%d%d%d",&n,&d,&r);C[0][0]=f[0][n]=1;for(int i=1;i<=n;i++)for(int j=0;j<=i;j++)C[i][j]=C[i-1][j]+(j?C[i-1][j-1]:0);for(int i=0;i<d;i++)for(int j=1;j<=n;j++)for(int k=1;k<=j;k++){if(i+k>d)break;f[i+k][k]+=f[i][j]*C[j][k];g[i+k][k]+=(g[i][j]+min(r,k)*f[i][j])*C[j][k];}double F=0,G=0;for(int i=1;i<=n;i++)F+=f[d][i],G+=g[d][i];printf("%.12lf\n",G/F+r);return 0;
}