题目来自 USACO 2018 December Contest, Platinum Problem 1. Balance Beam
Bessie 为了存钱给她的牛棚新建一间隔间,开始在当地的马戏团里表演,通过在平衡木上小心地来回走动来展示她卓越的平衡能力。
Bessie 能够通过表演赚到的钱取决于她最终成功跳下平衡木的位置。平衡木上从左向右的位置记为 $0,1,\ldots ,N+1$。如果 Bessie 到达了位置 $0$ 或是 $N+1$,她就会从平衡木的一端掉下去,遗憾地得不到报酬。
如果 Bessie 处在一个给定的位置 $k$,她可以进行下面两项中的任意一项:
- 投掷一枚硬币。如果背面朝上,她前往位置 $k−1$,如果正面朝上,她前往位置 $k+1$(也就是说,每种可能性 $\frac{1}{2}$ 的概率)。
- 跳下平衡木,获得 $f(k)$ 的报酬($1\le f(k)\le 10^9$)。
Bessie 意识到她并不能保证结果能够得到某一特定数量的报酬,这是由于她的移动是由随机的掷硬币结果控制。然而,基于她的起始位置,她想要求出当她进行一系列最优的决定之后,她能够得到的期望报酬(「最优」指的是这些决定能够带来最高可能的期望报酬)。例如,如果她的策略能够使她以 $1/2$ 的概率获得 $10$ 的报酬,$1/4$ 的概率获得 $8$ 的报酬,$1/4$ 的概率获得 $0$ 的报酬,那么她的期望报酬为加权平均值 $10(1/2)+8(1/4)+0(1/4)=7$。