题解 P4491 【[HAOI2018]染色】

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2019-04-30 11:07:33

Solution

广告 : [炫酷反演魔术](https://www.luogu.com.cn/blog/command-block/xuan-ku-fan-yan-mo-shu) & [多项式计数杂谈](https://www.luogu.com.cn/blog/command-block/sheng-cheng-han-shuo-za-tan) 二项式反演经典题。 设 $G[k]$ 表示有**恰好** $k$ 种颜色出现了 $S$ 次的方案数。 我们需要求出 $W[1...n]$ 即可解决问题,这个 $n=\min(M,N/S)$ 一个`naive`的想法是 : 钦定$k$种颜色,每种强行染上$S$次。 剩下的颜色放任自流,随便怎么染。 得到 $\dbinom{m}{k}*\dfrac{n!}{(S!)^k(n-S*k)!}*(n-S*k)^{m-k}$ 组合意义 : "选 $k$ 种颜色$\times$可重排列$\times$放任自流" 那么这个东西肯定不是 $G[k]$ ,也并不是所谓 "至少 $k$ 种颜色出现了 $S$ 次的方案数" 事实上,这是会重复计数的,但是仍然以优美的方式蕴含了 $G[k]$。 我们设其为 $F[k]$。 - 我们先从特殊情况来分析 假设有三种颜色 $a,b,c$ 按照上式的组合思想: 1) 钦定 $a,b$ ,然后随便染,不幸的是 $c$ 也出现了 $S$ 次 2) 钦定 $a,c$ ,然后随便染,不幸的是 $b$ 也出现了 $S$ 次 很明显会把 $a,b,c$ 都恰好出现 $S$ 次的方案算重复,所以严格来讲这个式子并不能称之为方案数…… 究竟算重多少次呢? 考虑有 $4$ 种颜色 $a,b,c,d$ 那么 $G[4]$ 与 $F[3]$ 间的贡献关系是什么呢? $G[4]$ 在 $F[3]$ 钦定 $\{a,b,c\}$,$\{a,b,d\}$,$\{a,c,d\}$,$\{b,c,d\}$ 的时候各被算重一次,那么算重了 $\dbinom{4}{3}$ 次。 类比至一般情况,得到 $F[k]=\sum\limits_{i=k}^{n}\dbinom{i}{k}*G[i]$ 已知 $F$ 要求 $G$ ,不就是二项式反演的经典操作嘛! 反演可得 $G[k]=\sum\limits_{i=k}^n(-1)^{i-k}\dbinom{i}{k}F[i]$ 到现在复杂度还是 $O(n^2)$ 的,我们考虑把组合数拆开看看能否卷积: $G[k]=\sum\limits_{i=k}^n(-1)^{i-k}\dfrac{i!}{k!(i-k)!}F[i]$ $G[k]*k!=\sum\limits_{i=k}^n\dfrac{(-1)^{i-k}}{(i-k)!}i!F[i]$ 这可以明显地看到差卷积形式了。 设 $A[i]=i!*F[i],\ B[i]=\dfrac{(-1)^i}{i!}$ 则有$G[k]=\frac{1}{k!}\sum\limits_{i=k}^nA[i]B[i-k]$ NTT计算差卷积即可,复杂度$O(N+n\log n)$。 **Code:** ```cpp #include<algorithm> #include<cstdio> #define ll long long using namespace std; const int _G=3,mod=1004535809,Maxn=135000,MaxNum=10000500; ll powM(ll a,int t=mod-2){ ll ans=1; while(t){ if(t&1)ans=ans*a%mod; a=a*a%mod;t>>=1; }return ans; } const int invG=powM(_G); int tr[Maxn<<1]; void NTT(int *g,bool op,int n) { #define ull unsigned long long static ull f[Maxn<<1],w[Maxn]={1}; for (int i=0;i<n;i++)f[i]=g[tr[i]]; for(int l=1;l<n;l<<=1){ ull tG=powM(op?_G:invG,(mod-1)/(l+l)); for (int i=1;i<l;i++)w[i]=w[i-1]*tG%mod; for(int k=0;k<n;k+=l+l) for(int p=0;p<l;p++){ int tt=w[p]*f[k|l|p]%mod; f[k|l|p]=f[k|p]+mod-tt; f[k|p]+=tt; } if (l==(1<<10)) for (int i=0;i<n;i++)f[i]%=mod; }if (!op){ ull invn=powM(n); for(int i=0;i<n;++i) g[i]=f[i]%mod*invn%mod; }else for(int i=0;i<n;++i)g[i]=f[i]%mod; } int n,m,S,lim,limNum; ll w[Maxn],fac[MaxNum],ifac[MaxNum]; void Init() { limNum=max(n,m);fac[0]=1; for (int i=1;i<=limNum;i++) fac[i]=fac[i-1]*i%mod; ifac[limNum]=powM(fac[limNum]); for (int i=limNum;i;i--) ifac[i-1]=ifac[i]*i%mod; } ll C(int n,int m) {return fac[n]*ifac[m]%mod*ifac[n-m]%mod;} inline ll clacF(int x){ return C(m,x)*fac[n]%mod* powM(ifac[S],x)%mod*ifac[n-S*x]%mod* powM(m-x,n-S*x)%mod; } int A[Maxn<<1],B[Maxn<<1]; int main() { scanf("%d%d%d",&n,&m,&S); lim=min(m,n/S);Init(); for (int i=0;i<=lim;i++){ A[i]=clacF(i)*fac[i]%mod; B[i]=(i&1) ? mod-ifac[i] : ifac[i]; }reverse(A,A+lim+1); for(n=1;n<lim+lim+2;n<<=1); for (int i=0;i<n;i++) tr[i]=(tr[i>>1]>>1)|((i&1)?n>>1:0); NTT(A,1,n);NTT(B,1,n); for (int i=0;i<n;i++)A[i]=1ll*A[i]*B[i]%mod; NTT(A,0,n);reverse(A,A+lim+1); ll ans=0; for (int i=0,w;i<=lim;i++){ scanf("%d",&w); ans=(ans+A[i]*ifac[i]%mod*w)%mod; }printf("%lld",ans); return 0; } ```