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비밀번호 문제 (큰 입력)

시간 제한5초메모리 제한512 MB

요약
이미 입력한 각 문자가 맞을 확률이 주어질 때 추가로 누를 키 횟수의 기댓값이 가장 작아지도록 지울 글자 수를 정합니다.
난이도

보통10점 중 5점

유형
확률, 누적 합, 수학
정답자
아직 제출이 없습니다

문제

비밀번호가 아주 길어서 입력하다가 가끔 오타를 낸다. 지금은 비밀번호의 앞부분만 입력한 상태인데, 앞에서 누른 글자 중 몇 개는 엉뚱한 키를 눌렀을 수도 있다. 각 글자를 제대로 눌렀을 확률이 주어졌을 때, 앞으로 어떻게 해야 할까?

선택지는 세 가지다.

  1. 남은 글자를 끝까지 입력하고 엔터를 누른다. 남은 글자는 전부 정확하게 입력한다. 앞에서 누른 글자 중 하나라도 틀렸다면 비밀번호 전체를 처음부터 다시 입력하고 엔터를 한 번 더 눌러야 하지만, 두 번째 시도는 반드시 성공한다.
  2. 백스페이스를 원하는 횟수만큼 눌러 마지막에 입력한 글자부터 차례로 지운 다음, 1번과 같이 비밀번호를 끝까지 입력하고 엔터를 누른다. 지우지 않고 남겨 둔 글자 중 하나라도 틀렸다면 전체를 다시 입력하고 엔터를 눌러야 하며, 이 시도는 반드시 성공한다.
  3. 바로 엔터를 눌러 포기하고, 비밀번호를 처음부터 다시 입력한 뒤 엔터를 누른다. 이 시도는 반드시 성공한다.

필요한 키 입력 횟수의 기댓값을 최소로 만들고 싶다. 비밀번호의 글자 하나를 입력하는 데 1번, 백스페이스 한 번에 1번, 시도를 마치거나 포기하려고 엔터를 누르는 데 1번의 키 입력이 든다.

여기서 기댓값은 같은 상황이 아주 많이 반복될 때 필요한 키 입력 횟수의 평균이다.

기댓값을 세는 방법

비밀번호가 "guest"이고 앞의 두 글자를 이미 입력했으며, 두 글자 각각을 잘못 누를 확률이 40%였다고 하자. 그러면 네 가지 경우가 있다.

  • 오타 없이 "gu"를 입력했다. 확률은 0.6×0.6=0.360.6 \times 0.6 = 0.36이다.
  • 'g'는 제대로 눌렀지만 'u'에서 오타를 냈다. 입력한 글자는 두 개지만 두 번째가 틀린 "gX" 상태다. 여기서 'X'는 잘못 입력된 글자를 뜻한다. 확률은 0.6×0.4=0.240.6 \times 0.4 = 0.24이다.
  • 'u'는 제대로 눌렀지만 'g'에서 오타를 냈다. "Xu" 상태이고, 확률은 0.4×0.6=0.240.4 \times 0.6 = 0.24이다.
  • 두 글자 모두 오타를 냈다. "XX" 상태이고, 확률은 0.4×0.4=0.160.4 \times 0.4 = 0.16이다.

오타를 실제로 몇 개 냈는지는 알 수 없지만, 전략마다 필요한 키 입력 횟수의 기댓값은 계산할 수 있다. 아래 표가 그 결과다.

"gu""gX""Xu""XX"기댓값
확률0.360.240.240.16
계속 입력할 때41010107.84
백스페이스를 한 번 누를 때6612128.4
백스페이스를 두 번 누를 때88888
바로 엔터를 누를 때77777

계속 입력하면 0.36의 확률로 4번, 0.64의 확률로 10번의 키 입력이 필요하다. 같은 시도를 여러 번 반복하면 36%는 4번, 나머지 64%는 10번이 걸리므로 평균은 0.36×4+0.64×10=7.840.36 \times 4 + 0.64 \times 10 = 7.84다. 이 경우에는 바로 엔터를 누르는 편이 나으며, 키 입력 7번이면 된다.

입력

첫째 줄에 테스트 케이스의 개수 TT가 주어진다. 이어서 TT개의 테스트 케이스가 주어진다. 각 테스트 케이스의 첫째 줄에는 두 정수 AA와 BB가 주어진다. AA는 이미 입력한 글자의 개수이고, BB는 비밀번호 전체의 글자 개수다.

다음 줄에는 AA개의 실수 p1,p2,…,pAp_1, p_2, \dots, p_A가 공백으로 구분되어 주어진다. pip_i는 비밀번호의 ii번째 글자를 제대로 입력했을 확률이다. 각 실수는 숫자와 소수점 한 개로만 이루어지며, 소수점이 맨 앞이나 맨 뒤에 오는 경우는 없다.

제한

  • 1≤T≤201 \le T \le 20
  • 모든 ii에 대해 0≤pi≤10 \le p_i \le 1
  • 1≤A≤999991 \le A \le 99999
  • A<B≤100000A < B \le 100000

출력

각 테스트 케이스마다 Case #x: y 형식으로 한 줄씩 출력한다. xx는 1부터 시작하는 테스트 케이스 번호이고, yy는 최적의 전략을 골랐을 때 앞으로 더 필요한 키 입력 횟수의 기댓값이다. 이미 입력한 글자는 세지 않는다.

yy는 소수점 아래 여섯째 자리까지 반올림해 항상 소수점 아래 여섯 자리로 출력한다.

예제1

  1. 예제 1

    입력
    3
    2 5
    0.6 0.6
    1 20
    1
    3 4
    1 0.9 0.1
    
    예상 출력
    Case #1: 7.000000
    Case #2: 20.000000
    Case #3: 4.500000