#L3783. 「SDOI2011」迷宫探险

「SDOI2011」迷宫探险

题目描述

这是一个单人游戏。

游戏开始时,玩家控制的人物出生在迷宫的某个位置,玩家的目标是控制人物走到迷宫的某个出口(出口可能有多个)。

迷宫里有 KK 类陷阱(用 A,B,C ……表示,相同字母代表相同类型的陷阱),每类陷阱可能是有害的或无害的,而在游戏开始时玩家并不知道哪些陷阱是有害的,哪些是无害的。

同一类陷阱的状态相同,即用同一个字母标志的陷阱要么全部有害,要么全部无害,不会发生一部分有害而另一部分无害的情况。任何陷阱状态的组合都有一个发生概率,考虑下例:

K=2K = 2 时,迷宫内共有两类陷阱,分别用 A 和 B 表示,陷阱状态的组合共有 44 种:

  • A 是无害陷阱,B 是无害陷阱。
  • A 是有害陷阱,B 是无害陷阱;
  • A 是无害陷阱,B 是有害陷阱;
  • A 是有害陷阱,B 是有害陷阱;

下列表格是一个合法的概率表格:

A 是无害陷阱 A 是有害陷阱
B 是无害陷阱 36%36\%
B 是有害陷阱 24%24\%

K=3K=3 时,会有 88 种不同的陷阱状态组合,如果我们依然坚持使用概率表格,那么这个表格将会是三维的(2×2×22\times 2 \times 2,每一维对应着一类陷阱)。当 K3K\ge 3 时,这将使得题目难以描述。因此我们使用一个大小为 2K2^{K} 的数组 pp 来描述每种情况发生的可能性,pp 的下标范围为 02K10\sim 2^{K}-1

pp 是这样生成的:

对于每个可能的陷阱状态组合,考虑所有 KK 类陷阱,令 11 表示某个陷阱有害,00 表示某个陷阱无害,把 A 作为二进制数的第 00 位(从右边开始计数),B 作为第 11 位,C 作为第 22 位……通过以上操作,我们可以得到一个 KK 位的二进制数,把它转化成十进制后,2K2^{K} 种陷阱状态的组合将会与整数 02K10\sim2^{K}-1 一一对应。

设 [ S = \displaystyle\sum_{i=0}^{2^K-1} p_i, ] 则陷阱状态组合 ii 出现的概率为 [ \dfrac {p_{i}} {S}。 ]

上述表格对应的一个合法数组 pp36,24,24,1636,24,24,16

当然同一个概率表格可能会对应多个数组 pp(事实上有无数个数组 pp 能够迎合表格数据),例如上述表格同时也对应着下面的数组 pp72,48,48,3272,48,48,32

玩家控制的人物初始情况下有 HH 点生命,当人物踏上某个陷阱时,如果这个陷阱是有害的,那么会损失 11 点生命,否则这个陷阱是无害的,不损失生命。无论上述哪种情况发生,玩家会立刻得到这个陷阱的信息(有害或无害)。一旦生命小于等于 00,玩家控制的人物会立刻死亡。

迷宫可以看作 m×nm\times n 的方格地图,每个元素可能是:

  • .:表示这是平地,可以通过;
  • #:表示这是墙,不能通过;
  • ABC……:表示这是一个陷阱;
  • $:表示这是起点,地图中有且仅有一个;
  • @:表示这是终点,地图中可以有多个,也可以一个也没有。

人物可以向上下左右四个方向行走,不可以走对角线,也不可以走出地图。

给定 m×nm \times n 的地图、KKhh 以及大小为 2K2^{K} 的概率数组。你的任务是求出在执行最优策略时,人物能活着走出迷宫的概率。


输入格式

第一行包含 44 个整数,分别表示 m,n,K,Hm,n,K,H

下面 mm 行每行 nn 个字符描述迷宫地图;

最后一行包含 2K2^K 个非负整数描述数组 pp,数组下标从 00 开始。


输出格式

仅包含一个数字,表示在执行最优策略时,人物活着走出迷宫的概率。四舍五入保留 33 位小数。


样例 1

输入

4 3 2 1
.$.
A#B
A#B
.@.
30 30 20 20

输出

0.600

解释
向右边走,经过 B ,B 为有害陷阱的概率为 [ \frac {(20+20)}{(30+30+20+20)}=0.4, ] 若 B 为有害陷阱那么人物就死掉了,游戏失败,否则玩家得知 B 是无害陷阱,继续经过另一个 B 达到终点,胜利的概率为 0.60.6


样例 2

输入

4 3 2 2
.$.
A#B
A#B
.@.
30 30 20 20

输出

0.800

解释
向左边走,经过 A,A 为有害陷阱的概率为 [ \frac {(30+30)} {(30+30+20+20)}=0.5。 ] 若 A 为有害陷阱,那么损失一点生命,转到右边尝试 B ,要想成功到达终点,此时 B 必须为无害陷阱,而在 A 是有害陷阱的前提下,B 是无害陷阱的概率是 [ \frac {30}{(30+20)}=0.6, ] 故这种情况发生的概率为 0.5×0.6=0.30.5\times 0.6=0.3。若 A 是无害陷阱,玩家可以控制人物连续通过两个 A 到达终点,这种情况发生的概率 0.50.5。所以答案为 0.3+0.5=0.80.3+0.5=0.8


样例 3

输入

4 3 2 3
.$.
A#B
A#B
.@.
30 30 20 20

输出

1.000

解释
玩家控制的人物有 33 点生命,但最多只需要经过两个陷阱,所以任意选左路或右路走过去就可以到达终点了。


样例 4

输入

4 3 3 2
.$.
A#B
A#C
@@@
143 37 335 85 95 25 223 57

输出

0.858

数据范围与提示

测试点编号 mm nn KK HH
1 29 28 5 1
2 28 20 4
3 25 30 1
4 2
5 3
6 5 4 4
7 12 11 5
8 19 17 5 3
9 23 25 4
10 30 29 5

对于 100%100\% 的数据,0pi1050 \leq p_i \leq 10^5,且至少有一个 pi>0p_i \gt 0