【CTS2019】珍珠【生成函数,二项式反演】

题目链接:洛谷


pb大佬说这是sb题感觉好像有点过fan。。。(我还是太弱了)

首先,设$i$这个数在序列中出现$a_i$次,要求$sum_{i=1}^D[a_i mod 2]leq n-2m$

如果要直接计算$leq n-2m$的数量会非常麻烦,所以考虑设$g_i$表示恰好出现$i$个奇数的方案之和。

这样也还是太麻烦,我们考虑使用反演或容斥通过$geq i$的数量推算出恰好等于$i$的数量,假设$f_i$表示出现$i$个奇数的方案数。

因为这是数的排列问题,所以考虑使用指数型生成函数。

$$egin{align*}f_k&=[x^n]n!inom{D}{k}(frac{e^x-e^{-x}}{2})^k(e^x)^{D-k} \&=[x^n]frac{n!}{2^k}inom{D}{k}(e^x-e^{-x})^ke^{(D-k)x}end{align*}$$

前面系数的部分可以不用管它,直接看后面多项式的部分。

$$egin{align*}&(e^x-e^{-x})^ke^{(D-k)x}[x^n] \=&sum_{i=0}^kinom{k}{i}e^{ix}e^{-(k-i)x}(-1)^{k-i}e^{(D-k)x}[x^n] \=&sum_{i=0}^kinom{k}{i}e^{(2i+D-2k)x}(-1)^{k-i}[x^n] \=&sum_{i=0}^kinom{k}{i}e^{(D-2i)x}(-1)^{k-i}[x^n] \=&frac{1}{n!}sum_{i=0}^kinom{k}{i}(-1)^i(D-2i)^nend{align*}$$

$$f_k=frac{D!}{2^k(D-k)!}sum_{i=0}^kfrac{(-1)^i(D-2i)^n}{i!}*frac{1}{(k-i)!}$$

可以通过卷积$O(Dlog D)$计算。

计算$g_k$可以使用二项式反演,熟悉二项式反演的同学可以知道,二项式反演其实就是指数型生成函数的应用。
$$f_i=sum_{j=i}^ninom{j}{i}g_jRightarrow g_i=frac{1}{i!}sum_{j=k}^nfrac{(-1)^{j-i}}{(j-i)!}*(f_j*j!)$$

$$ans=sum_{i=0}^{n-2m}g_i$$

时间复杂度$O(Dlog D)$

 1 #include<bits/stdc++.h>
 2 #define Rint register int
 3 using namespace std;
 4 typedef long long LL;
 5 const int N = 800003, mod = 998244353, g = 3, gi = 332748118;
 6 inline int kasumi(int a, int b){
 7     int res = 1;
 8     while(b){
 9         if(b & 1) res = (LL) res * a % mod;
10         a = (LL) a * a % mod;
11         b >>= 1;
12     }
13     return res;
14 }
15 int fac[N], inv[N], invfac[N], ans;
16 inline void init(int n){
17     fac[0] = 1;
18     for(Rint i = 1;i <= n;i ++) fac[i] = (LL) fac[i - 1] * i % mod;
19     invfac[n] = kasumi(fac[n], mod - 2);
20     for(Rint i = n;i;i --){
21         invfac[i - 1] = (LL) i * invfac[i] % mod;
22         inv[i] = (LL) invfac[i] * fac[i - 1] % mod;
23     }
24 }
25 int rev[N];
26 inline int calrev(int n){
27     int limit = 1, L = -1;
28     while(limit <= n){limit <<= 1; L ++;}
29     for(Rint i = 0;i < limit;i ++)
30         rev[i] = (rev[i >> 1] >> 1) | ((i & 1) << L);
31     return limit;
32 }
33 inline void NTT(int *A, int limit, int type){
34     for(Rint i = 0;i < limit;i ++)
35         if(i < rev[i]) swap(A[i], A[rev[i]]);
36     for(Rint mid = 1;mid < limit;mid <<= 1){
37         int Wn = kasumi(type == 1 ? g : gi, (mod - 1) / (mid << 1));
38         for(Rint j = 0;j < limit;j += (mid << 1)){
39             int w = 1;
40             for(Rint k = 0;k < mid;k ++, w = (LL) w * Wn % mod){
41                 int x = A[j + k], y = (LL) w * A[j + k + mid] % mod;
42                 A[j + k] = (x + y) % mod;
43                 A[j + k + mid] = (x - y + mod) % mod;
44             }
45         }
46     }
47     if(type == -1){
48         int inv = kasumi(limit, mod - 2);
49         for(Rint i = 0;i < limit;i ++) A[i] = (LL) A[i] * inv % mod;
50     }
51 }
52 int D, n, m, F[N], G[N];
53 int main(){
54     scanf("%d%d%d", &D, &n, &m);
55     if(n < 2 * m){
56         printf("0");
57         return 0;
58     }
59     if(D <= n - 2 * m){
60         printf("%d", kasumi(D, n));
61         return 0;
62     }
63     init(D);
64     for(Rint i = 0;i <= D;i ++){
65         F[i] = (LL) kasumi((D - 2 * i + mod) % mod, n) * invfac[i] % mod;
66         if(i & 1) F[i] = mod - F[i];
67         G[i] = invfac[i];
68     }
69     int limit = calrev(D << 1);
70     NTT(F, limit, 1); NTT(G, limit, 1);
71     for(Rint i = 0;i < limit;i ++) F[i] = (LL) F[i] * G[i] % mod;
72     NTT(F, limit, -1);
73     for(Rint i = 0;i < limit;i ++) G[i] = 0;
74     for(Rint i = D + 1;i < limit;i ++) F[i] = 0;
75     for(Rint i = 0;i <= D;i ++){
76         F[i] = (LL) F[i] * fac[i] % mod * fac[D] % mod * kasumi(2, mod - 1 - i) % mod * invfac[D - i] % mod;
77         G[D - i] = (i & 1) ? (mod - invfac[i]) : invfac[i];
78     }
79     NTT(F, limit, 1); NTT(G, limit, 1);
80     for(Rint i = 0;i < limit;i ++) F[i] = (LL) F[i] * G[i] % mod;
81     NTT(F, limit, -1);
82     for(Rint i = 0;i <= n - 2 * m;i ++) ans = (ans + (LL) F[i + D] * invfac[i] % mod) % mod;
83     printf("%d", ans);
84 }
Luogu5401
原文地址:https://www.cnblogs.com/AThousandMoons/p/10956769.html