logo

TechCodeview

Probabilitatea ca Knight să rămână pe tabla de șah

Încercați-l pe GfG Practice ' title=

Având în vedere a n*n tablă de șah iar cel cavaler poziţie (x y) de fiecare dată când cavalerul trebuie să se miște, alege una dintre cele opt mișcări posibile uniform la aleatoriu (chiar dacă piesa ar ieși de pe tabla de șah) și miscari Acolo. Cavalerul continuă deplasându-se până când a făcut exact k se misca sau are mutat tabla de șah. Sarcina este să găsi cel probabilitate că cavalerul ramane pe bord după ce are oprit în mișcare.

Nota: Un cavaler de șah poate face opt mutări posibile. Fiecare mișcare este de două celule într-o direcție cardinală, apoi o celulă într-o direcție ortogonală.

Exemple:  



Intrare: n = 8 x = 0 y = 0 k = 1
Ieșire: 0,25
Explicaţie: Cavalerul începe la (0 0) și după ce a făcut un pas se va afla în interiorul tablei în doar 2 din 8 poziții care sunt (1 2) și (2 1). Astfel probabilitatea va fi 2/8 = 0,25.

Intrare: n = 8 x = 0 y = 0 k = 3
Ieșire: 0,125

Intrare: n = 4 x = 1 y = 2 k = 4
Ieșire: 0,024414

Cuprins

Utilizarea Dp de sus în jos (Memoization) - O(n*n*k) Timp și O(n*n*k) Spațiu

Probabilitatea ca un cavaler să rămână pe tabla de șah după k mutari este egală cu media probabilității cavalerului în cele opt poziții anterioare după k - 1 mișcări. În mod similar, probabilitatea după k-1 mișcări depinde de media probabilității după k-2 mișcări. Ideea este de a folosi memorare pentru a stoca probabilitățile mișcărilor anterioare și a găsi media acestora pentru a calcula rezultatul final.
Pentru a face acest lucru, creați un notă matrice 3d[][][][] unde memoriu[i][j][k] stochează probabilitatea ca Knight să fie la celula (i j) după ce k se mișcă. Dacă k este zero, adică se ajunge la starea inițială întoarce 1 altfel explorați cele opt poziții anterioare și găsiți media probabilităților acestora.

C++ 
// C++ program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard #include    using namespace std; // recursive function to calculate // knight probability double knightProbability(int n int x int y int k   vector<vector<vector<double>>> &memo){  // Base case initial probability  if(k == 0) return 1.0;  // check if already calculated  if(memo[x][y][k] != -1) return memo[x][y][k];  vector<vector<int>> directions = {{1 2} {2 1} {2 -1}  {1 -2} {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}};  memo[x][y][k] = 0;  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (xy)  for(auto d:directions){  int u = x + d[0];  int v = y + d[1];  // if this position lie inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n)  cur += knightProbability(n u v k-1 memo) / 8.0;  }  return memo[x][y][k] = cur; } // Function to find the probability double findProb(int n int x int y int k) {  // Initialize memo to store results  vector<vector<vector<double>>> memo(n   vector<vector<double>>(n  vector<double> (k+1 -1)));  return knightProbability(n x y k memo); } int main(){  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  cout << findProb(n x y k) << endl;  return 0; }
Java 
// Java program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard class GfG {  // recursive function to calculate  // knight probability  static double knightProbability(int n int x   int y int k double[][][] memo) {  // Base case initial probability  if (k == 0) return 1.0;  // check if already calculated  if (memo[x][y][k] != -1) return memo[x][y][k];  int[][] directions = {{1 2} {2 1} {2 -1} {1 -2}  {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}};  memo[x][y][k] = 0;  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (x y)  for (int[] d : directions) {  int u = x + d[0];  int v = y + d[1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n)  cur += knightProbability(n u v k - 1 memo) / 8.0;  }  return memo[x][y][k] = cur;  }  // Function to find the probability  static double findProb(int n int x int y int k) {  // Initialize memo to store results  double[][][] memo = new double[n][n][k + 1];  for (int i = 0; i < n; i++) {  for (int j = 0; j < n; j++) {  for (int m = 0; m <= k; m++) {  memo[i][j][m] = -1;  }  }  }  return knightProbability(n x y k memo);  }  public static void main(String[] args) {  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  System.out.println(findProb(n x y k));  } }
Python 
# Python program to find the probability of the # knight to remain inside the chessboard # recursive function to calculate # knight probability def knightProbability(n x y k memo): # Base case initial probability if k == 0: return 1.0 # check if already calculated if memo[x][y][k] != -1: return memo[x][y][k] directions = [ [1 2] [2 1] [2 -1] [1 -2] [-1 -2] [-2 -1] [-2 1] [-1 2] ] memo[x][y][k] = 0 cur = 0.0 # for every position reachable from (x y) for d in directions: u = x + d[0] v = y + d[1] # if this position lies inside the board if 0 <= u < n and 0 <= v < n: cur += knightProbability(n u v k - 1 memo) / 8.0 memo[x][y][k] = cur return cur # Function to find the probability def findProb(n x y k): # Initialize memo to store results memo = [[[-1 for _ in range(k + 1)] for _ in range(n)] for _ in range(n)] return knightProbability(n x y k memo) n x y k = 8 0 0 3 print(findProb(n x y k))
C# 
// C# program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard using System; class GfG {  // recursive function to calculate  // knight probability  static double KnightProbability(int n int x   int y int k double[] memo) {  // Base case initial probability  if (k == 0) return 1.0;  // check if already calculated  if (memo[x y k] != -1) return memo[x y k];  int[] directions = {{1 2} {2 1} {2 -1} {1 -2}  {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}};  memo[x y k] = 0;  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (x y)  for (int i = 0; i < 8; i++) {  int u = x + directions[i 0];  int v = y + directions[i 1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n) {  cur += KnightProbability(n u v k - 1 memo) / 8.0;  }  }  return memo[x y k] = cur;  }  // Function to find the probability  static double FindProb(int n int x int y int k) {  // Initialize memo to store results  double[] memo = new double[n n k + 1];  for (int i = 0; i < n; i++) {  for (int j = 0; j < n; j++) {  for (int m = 0; m <= k; m++) {  memo[i j m] = -1;  }  }  }  return KnightProbability(n x y k memo);  }  static void Main() {  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  Console.WriteLine(FindProb(n x y k));  } }
JavaScript 
// JavaScript program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard // recursive function to calculate // knight probability function knightProbability(n x y k memo) {  // Base case initial probability  if (k === 0) return 1.0;  // check if already calculated  if (memo[x][y][k] !== -1) return memo[x][y][k];  const directions = [  [1 2] [2 1] [2 -1] [1 -2]  [-1 -2] [-2 -1] [-2 1] [-1 2]  ];  memo[x][y][k] = 0;  let cur = 0.0;  // for every position reachable from (x y)  for (let d of directions) {  const u = x + d[0];  const v = y + d[1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n) {  cur += knightProbability(n u v k - 1 memo) / 8.0;  }  }  return memo[x][y][k] = cur; } // Function to find the probability function findProb(n x y k) {  // Initialize memo to store results  const memo = Array.from({ length: n } () =>  Array.from({ length: n } () => Array(k + 1).fill(-1)));  return knightProbability(n x y k memo).toFixed(6); } const n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  console.log(findProb(n x y k));

Ieșire 
0.125

Folosind Dp de jos în sus (tabulare) - O(n*n*k) Timp și O(n*n*k) Spațiu

Abordarea de mai sus poate fi optimizată folosind de jos în sus tabulare reducând spațiul suplimentar necesar pentru stiva recursive. Ideea este să menținem un 3 D array dp[][][] unde dp[i][j][k] stochează probabilitatea ca un cavaler să fie la celulă (i j) după k miscari. Inițializați al 0-lea stare de dp cu valoare 1 . Pentru fiecare mutare ulterioară probabilitate de cavaler va fi egal la medie de probabilitate de anterior 8 pozitii dupa k-1 miscari.

C++ 
// C++ program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard #include    using namespace std; // Function to find the probability double findProb(int n int x int y int k) {  // Initialize dp to store results of each step  vector<vector<vector<double>>> dp(n   vector<vector<double>>(n  vector<double> (k+1)));    // Initialize dp for step 0  for (int i = 0; i < n; ++i) {  for (int j = 0; j < n; ++j) {  dp[i][j][0] = 1.0;  }  }  vector<vector<int>> directions = {  {1 2} {2 1} {2 -1} {1 -2}   {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}  };  for (int move = 1; move <= k; move++) {    // find probability for cell (i j)  for (int i = 0; i < n; ++i) {  for (int j = 0; j < n; ++j) {  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (xy)  for (auto d:directions) {  int u = i + d[0];  int v = j + d[1];  // if this position lie inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n)  cur += dp[u][v][move - 1] / 8.0;  }  // store the result  dp[i][j][move] = cur;  }  }  }  // return the result  return dp[x][y][k]; } int main(){  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  cout << findProb(n x y k) << endl;  return 0; }
Java 
// Java program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard import java.util.*; class GfG {  // Function to find the probability  static double findProb(int n int x int y int k) {  // Initialize dp to store results of each step  double[][][] dp = new double[n][n][k + 1];  for (int i = 0; i < n; i++) {  for (int j = 0; j < n; j++) {  dp[i][j][0] = 1;  }  }  int[][] directions = {  {1 2} {2 1} {2 -1} {1 -2}   {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}  };  for (int move = 1; move <= k; move++) {  // find probability for cell (i j)  for (int i = 0; i < n; ++i) {  for (int j = 0; j < n; ++j) {  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (x y)  for (int[] d : directions) {  int u = i + d[0];  int v = j + d[1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n) {  cur += dp[u][v][move - 1] / 8.0;  }  }  // store the result  dp[i][j][move] = cur;  }  }  }  // return the result  return dp[x][y][k];  }  public static void main(String[] args) {  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  System.out.println(findProb(n x y k));  } }
Python 
# Python program to find the probability of the # knight to remain inside the chessboard # Function to find the probability def findProb(n x y k): # Initialize dp to store results of each step dp = [[[0 for _ in range(k + 1)] for _ in range(n)] for _ in range(n)] for i in range(n): for j in range(n): dp[i][j][0] = 1.0 directions = [[1 2] [2 1] [2 -1] [1 -2] [-1 -2] [-2 -1] [-2 1] [-1 2]] for move in range(1 k + 1): # find probability for cell (i j) for i in range(n): for j in range(n): cur = 0.0 # for every position reachable from (x y) for d in directions: u = i + d[0] v = j + d[1] # if this position lies inside the board if 0 <= u < n and 0 <= v < n: cur += dp[u][v][move - 1] / 8.0 # store the result dp[i][j][move] = cur # return the result return dp[x][y][k] if __name__ == '__main__': n x y k = 8 0 0 3 print(findProb(n x y k))
C# 
// C# program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard using System; class GfG {  // Function to find the probability  static double findProb(int n int x int y int k) {  // Initialize dp to store results of each step  double[] dp = new double[n n k + 1];  for (int i = 0; i < n; i++) {  for (int j = 0; j < n; j++) {  dp[i j 0] = 1.0;  }  }  int[] directions = {{1 2} {2 1} {2 -1} {1 -2}   {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}};  for (int move = 1; move <= k; move++) {  // find probability for cell (i j)  for (int i = 0; i < n; ++i) {  for (int j = 0; j < n; ++j) {  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (x y)  for (int d = 0; d < directions.GetLength(0); d++) {  int u = i + directions[d 0];  int v = j + directions[d 1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n) {  cur += dp[u v move - 1] / 8.0;  }  }  // store the result  dp[i j move] = cur;  }  }  }  // return the result  return dp[x y k];  }  static void Main(string[] args) {  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  Console.WriteLine(findProb(n x y k));  } }
JavaScript 
// JavaScript program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard // Function to find the probability function findProb(n x y k) {  // Initialize dp to store results of each step  let dp = Array.from({ length: n } () =>   Array.from({ length: n } () => Array(k + 1).fill(0))  );  // Initialize dp for step 0  for (let i = 0; i < n; ++i) {  for (let j = 0; j < n; ++j) {  dp[i][j][0] = 1.0;  }  }    let directions = [[1 2] [2 1] [2 -1] [1 -2]   [-1 -2] [-2 -1] [-2 1] [-1 2]];  for (let move = 1; move <= k; move++) {    // find probability for cell (i j)  for (let i = 0; i < n; i++) {  for (let j = 0; j < n; j++) {  let cur = 0.0;  // for every position reachable from (x y)  for (let d of directions) {  let u = i + d[0];  let v = j + d[1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n) {  cur += dp[u][v][move - 1] / 8.0;  }  }  // store the result  dp[i][j][move] = cur;  }  }  }  // return the result  return dp[x][y][k].toFixed(6); } let n = 8 x = 0 y = 0 k = 3; console.log(findProb(n x y k));

Ieșire 
0.125

Folosind Space Optimized Dp - O(n*n*k) Timp și O(n*n) Spațiu

Abordarea de mai sus cere numai anterior starea probabilităților pentru a calcula actual afirmă astfel numai cel anterior magazinul trebuie depozitat. Ideea este să creăm două tablouri 2d prevMove[][] şi currMove[][] unde

  • prevMove[i][j] stochează probabilitatea ca Knight să fie la (i j) până la mutarea anterioară. Este inițializat cu valoarea 1 pentru starea inițială.
  • currMove[i][j] stochează probabilitatea stării curente.

Operați similar cu abordarea de mai sus și la Sfârşit a fiecărei iterații actualizare prevMove[][] cu valoare stocată în currMove[][].

C++ 
// C++ program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard #include    using namespace std; // Function to find the probability double findProb(int n int x int y int k) {  // dp to store results of previous move  vector<vector<double>> prevMove(n vector<double>(n 1));  // dp to store results of current move  vector<vector<double>> currMove(n vector<double>(n 0));  vector<vector<int>> directions = {  {1 2} {2 1} {2 -1} {1 -2}   {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}  };  for (int move = 1; move <= k; move++) {    // find probability for cell (i j)  for (int i = 0; i < n; ++i) {  for (int j = 0; j < n; ++j) {  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (xy)  for (auto d:directions) {  int u = i + d[0];  int v = j + d[1];  // if this position lie inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n)  cur += prevMove[u][v] / 8.0;  }  // store the result  currMove[i][j] = cur;  }  }  // update previous state  prevMove = currMove;  }  // return the result  return prevMove[x][y]; } int main(){  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  cout << findProb(n x y k) << endl;  return 0; }
Java 
// Java program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard class GfG {  // Function to find the probability  static double findProb(int n int x int y int k) {  // dp to store results of previous move  double[][] prevMove = new double[n][n];  for (int i = 0; i < n; i++) {  for (int j = 0; j < n; j++) {  prevMove[i][j] = 1.0;  }  }  // dp to store results of current move  double[][] currMove = new double[n][n];  int[][] directions = {  {1 2} {2 1} {2 -1} {1 -2}  {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}  };  for (int move = 1; move <= k; move++) {  // find probability for cell (i j)  for (int i = 0; i < n; ++i) {  for (int j = 0; j < n; ++j) {  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (xy)  for (int[] d : directions) {  int u = i + d[0];  int v = j + d[1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n)  cur += prevMove[u][v] / 8.0;  }  // store the result  currMove[i][j] = cur;  }  }  // update previous state  for (int i = 0; i < n; i++) {  System.arraycopy(currMove[i] 0 prevMove[i] 0 n);  }  }  // return the result  return prevMove[x][y];  }  public static void main(String[] args) {  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  System.out.println(findProb(n x y k));  } }
Python 
# Python program to find the probability of the # knight to remain inside the chessboard def findProb(n x y k): # dp to store results of previous move prevMove = [[1.0] * n for _ in range(n)] # dp to store results of current move currMove = [[0.0] * n for _ in range(n)] directions = [ [1 2] [2 1] [2 -1] [1 -2] [-1 -2] [-2 -1] [-2 1] [-1 2] ] for move in range(1 k + 1): # find probability for cell (i j) for i in range(n): for j in range(n): cur = 0.0 # for every position reachable from (xy) for d in directions: u v = i + d[0] j + d[1] # if this position lies inside the board if 0 <= u < n and 0 <= v < n: cur += prevMove[u][v] / 8.0 # store the result currMove[i][j] = cur # update previous state prevMove = [row[:] for row in currMove] # return the result return prevMove[x][y] if __name__ == '__main__': n x y k = 8 0 0 3 print(findProb(n x y k))
C# 
// C# program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard using System; class GfG {  // Function to find the probability  static double findProb(int n int x int y int k) {  // dp to store results of previous move  double[] prevMove = new double[n n];  for (int i = 0; i < n; i++)  for (int j = 0; j < n; j++)  prevMove[i j] = 1.0;  // dp to store results of current move  double[] currMove = new double[n n];  int[] directions = {  {1 2} {2 1} {2 -1} {1 -2}  {-1 -2} {-2 -1} {-2 1} {-1 2}  };  for (int move = 1; move <= k; move++) {  // find probability for cell (i j)  for (int i = 0; i < n; ++i) {  for (int j = 0; j < n; ++j) {  double cur = 0.0;  // for every position reachable from (xy)  for (int d = 0; d < directions.GetLength(0); d++) {  int u = i + directions[d 0];  int v = j + directions[d 1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n)  cur += prevMove[u v] / 8.0;  }  // store the result  currMove[i j] = cur;  }  }  // update previous state  Array.Copy(currMove prevMove n * n);  }  // return the result  return prevMove[x y];  }  static void Main() {  int n = 8 x = 0 y = 0 k = 3;  Console.WriteLine(findProb(n x y k));  } }
JavaScript 
// JavaScript program to find the probability of the // knight to remain inside the chessboard function findProb(n x y k) {  // dp to store results of previous move  let prevMove = Array.from({ length: n }   () => Array(n).fill(1.0));  // dp to store results of current move  let currMove = Array.from({ length: n }   () => Array(n).fill(0.0));  const directions = [  [1 2] [2 1] [2 -1] [1 -2]  [-1 -2] [-2 -1] [-2 1] [-1 2]  ];  for (let move = 1; move <= k; move++) {  // find probability for cell (i j)  for (let i = 0; i < n; i++) {  for (let j = 0; j < n; j++) {  let cur = 0.0;  // for every position reachable from (xy)  for (let d of directions) {  let u = i + d[0];  let v = j + d[1];  // if this position lies inside the board  if (u >= 0 && u < n && v >= 0 && v < n)  cur += prevMove[u][v] / 8.0;  }  // store the result  currMove[i][j] = cur;  }  }  // update previous state  prevMove = currMove.map(row => [...row]);  }  // return the result  return prevMove[x][y].toFixed(6); } let n = 8 x = 0 y = 0 k = 3; console.log(findProb(n x y k));

Ieșire 
0.125
Creați un test