E - JOI 2006 予選 問題5 解説 /

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配点: 100

問題

次のようなゲームを考える.1 から n までの数が 1 つずつ書かれた n 枚のカードが k 組ある.これら kn 枚のカードをよくシャッフル(よく切ること)して,k 枚ずつの山を作り横一列に並べる.このようにしてできる n 個の山の左から i 番目の(k 枚のカードの)山を「山 i」と呼ぶことにする.

2006-yo-t5-fig_base.png

ゲームは山 1 から始める.山の一番上のカード 1 枚を引き(引いたカードは元の山に戻さない),そのカードに書かれていた数が i だった場合には山 i の一番上のカード 1 枚を引く.このようにして,引いたカードに書かれていた数を番号とする山の一番上のカード 1 枚を引くことを繰り返し,すべての山にカードが無くなれば成功である.まだカードが残っている山があるのに,次にカードを引くべき山が無くなっていた場合は失敗である.

途中で失敗した場合には,そのまま失敗で終了するか,または残ったカードの山をそのまま(山の番号もそのまま)にしてゲームを再開する.ゲームを再開する場合は,最初に引くカードはカードが残っている山のうちの一番左の山からとする(その山の一番上のカードが最初に引かれるカードとなる).再開後も再開前と同様の方法でゲームを進め,すべての山にカードが無くなれば成功であり,まだカードが残っている山があるのに,次にカードを引くべき山が無くなった場合は失敗である.

2006-yo-t5-fig_sample.png

このようなゲームの再開を最大 m 回まで行うものとする.ただし,m01 である.つまり,1 回も再開しないか,1 回だけ再開するかのいずれかである.ゲーム開始前のシャッフルの仕方によりカードの初期配置は異なる.当然,カードの初期配置により,再開せずに成功することもあれば,再開して成功することも,再開して失敗することもある.十分シャッフルしているので,どの初期配置も全て同じ確率で現れるものと考えることにして,再開が m 回以内で成功する確率 p を求めたい.この確率 p を小数で表し,小数第 r 位まで求めて出力するプログラムを作りなさい.ただし,次の条件を満たすように出力すること.

十分大きい正整数 K を取ると p \times 10^K が 整数となる場合,小数部は途中から 0 が続くが,その 0 も出力すること.例えば,p = 3/8 = 0.375 の場合,r = 5 なら 0.37500 と出力し,r = 2 なら 0.37 と出力する.p = 1.0 の場合も同様に,例えば r = 3 なら 1.000 と出力すること. 例えば 0.150000\cdots は循環小数 0.1499999\cdots として表すこともできるが,このような場合,前者の表し方を用いる. 入力の 1 行目には整数 n, k, m, r がこの順に空白を区切り文字として書いてある.1 \leqq n \leqq 10\,0001 \leqq k \leqq 100m = 0 または m = 11 \leqq r \leqq 10\,000 である.

出力においては,指定通りに出力した p の後に改行を入れること.


入力例 1

2 1 0 5

出力例 1

0.50000

入力例 2

3 1 1 3

出力例 2

0.833

入力例 3

2 2 1 3

出力例 3

1.000