#THU20262C. 量子中继
量子中继
时间限制: 1.0 秒
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题目背景
为了在“曙梦星海”的各大拓荒据点之间建立稳定的通信,“曙梦号”总工程师小梦正在设计一套呈现树形拓扑的量子通信网络。由于星际空间存在宇宙射线干扰,通信链路的稳定性存在波动,小梦必须合理规划中继基站的位置,以最小化总建设与传输成本。
题目描述
星海的通信网络呈现为一个以据点 为根、 个据点组成的有根树。树上的边代表节点间的数据传输链。
对于所有据点 ,小梦需要分别计算出从据点 向 输送数据的最少成本。
每条数据链可以用一个四元组 表示,意味着在节点 和 之间有一条数据链。在有根树中 总是 的父节点,且满足 。由于宇宙射线的干扰,这条数据链的传输长度有 的概率为 (无噪声状态),有 的概率为 (有噪声状态)。
为了增强信号,每个节点都可以建立一个量子中继基站,在节点 建立中继站的建设代价是 。
对于相邻的两个中继站(即这两个节点的路径上不存在其他中继站),它们之间传输数据的“直连成本”定义为路径上链路长度之和的平方的期望:
$$E\left[(\sum_{e\in \text{path}(u,v)}X_e)^2 \right] $$其中 表示以边 的实际数据链长度为变量。
从节点 到节点 传输数据的总成本定义为:路径上(包含端点)建立的所有中继站的建设代价之和 加上 所有相邻两个中继站之间的数据直连传输成本之和。
特别规定:在向 传输数据时,起点 和终点 必须建立为中继站。
输入格式
从标准输入读入数据。
第一行一个整数 。
第二行 个浮点数 。
接下来 行,每行四个数值 ,代表每一条数据链。
所有的浮点数()保证小数点后恰好是两位。
输出格式
输出到标准输出。
输出 行,第 行一个浮点数,表示从节点 到节点 的数据传输最小成本。
每个点你的输出答案与标准答案的绝对或相对误差在 以内即为正确。
4
1.00 3.00 2.00 4.00
1 2 1.00 0.50
2 3 1.00 0.50
1 4 2.00 0.50
1.00
6.50
11.00
15.00
样例 1 解释
样例当中的量子通信网络如下:
- 从 到 :只需付出建立 为中继站的费用 。
- 从 到 :起点 和终点 必须建站。总成本 = $c_1 + c_2 + E[X_{12}^2] = 1.00 + 3.00 + 2.50 = 6.50$。
- 从 到 :
- 方案 A(不在 建站):直接从 连到 。直连成本 可拆解为 $Var(X_{12}) + Var(X_{23}) + (E[X_{12}]+E[X_{23}])^2 = 0.25 + 0.25 + (1.5+1.5)^2 = 9.50$。总成本 = 。
- 方案 B(在 建站):作为两个独立直连段。总成本 = $c_1 + c_2 + c_3 + E[X_{12}^2] + E[X_{23}^2] = 1.00 + 3.00 + 2.00 + 2.50 + 2.50 = 11.00$。
- 综上,最小成本为 。
- 从 到 :必须在 和 建站。总成本 = $c_1 + c_4 + E[X_{14}^2] = 1.00 + 4.00 + 10.00 = 15.00$。
子任务
对于所有数据:
- ;
- ;
- ;
- ;
- ;
- 输入的浮点数均为 2 位小数
本题采用捆绑测试,你只有通过一个子任务中的所有测试点才能得到该子任务的分数。
| 子任务编号 | 分值 | 特殊性质 | |
|---|---|---|---|
| 1 | 20 | 无 | |
| 2 | 10 | 从 到任何节点都最多只有两条数据链 | |
| 3 | 20 | 无 | |
| 4 | 保证所有点构成一条链 | ||
| 5 | 30 | 无 |
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