【UOJ#275】组合数问题（卢卡斯定理，动态规划）

【UOJ#275】组合数问题（卢卡斯定理，动态规划）

题面

UOJ

题解

数据范围很大，并且涉及的是求值，没法用矩阵乘法考虑。
发现(k)的限制是，(k)是一个质数，那么在大组合数模小质数的情况下可以考虑使用卢卡斯定理。
卢卡斯定理写出来是(Lucas(n,m)=Lucas(n/K,m/K)*Lucas(n\%K,m\%K))
显然只要有任何一个(Lucas(n\%K,m\%K)=C_{n\%K}^{m\%K})是(K)的倍数那么当前数就会是(K)的倍数。因为(K)是质数，并且组合数的上下都小于(K)，因此这个值是(K)的倍数的时候，当且仅当(m\%K>n\%K)。那么整个式子我们理解为，把(n,m)按照(K)进制分解，当且仅当存在至少一位上有(m)的这一位大于(n)的这一位成立。分解为(K)进制之后最多(logn)大概是(60)位，可以大力考虑(dp)。
设(f[i][0/1][0/1][0/1][0/1])表示当且考虑到了第(i)位，第一个数是否卡在上界(n)，第二个数是否卡在上界(m)，第二个数是否卡在上界第一个数，前面是否至少已经存在一位满足第二个数大于第一个数了。这样子(dp)好复杂，我们用总方案减去不合法的，设(f[i][0/1][0/1])表示当且是否卡在边界上，强制没有任何一位满足第二个数大于第一个数。总数很好算，减一下就好了。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
#define MOD 1000000007
void add(int &x,int y){x+=y;if(x>=MOD)x-=MOD;}
long long n,m;int T,K,f[65][2][2],sn[65],tn,sm[65],tm,ans;
int main()
{
	cin>>T>>K;
	while(T--)
	{
		cin>>n>>m;m=min(n,m);tn=tm=0;
		ans=(((1+m)%MOD)*(m%MOD)%MOD*500000004%MOD+((n-m+1)%MOD)*((m+1)%MOD)%MOD)%MOD;
		for(;n;n/=K,m/=K)sn[++tn]=n%K,sm[++tm]=m%K;
		memset(f,0,sizeof(f));f[tn+1][1][1]=1;
		for(int i=tn;i;--i)
			for(int j=0;j<2;++j)
				for(int k=0;k<2;++k)
					if(f[i+1][j][k])
						for(int x=0;x<=(j?sn[i]:K-1);++x)
							for(int y=0;y<=(k?sm[i]:K-1)&&y<=x;++y)
								add(f[i][j&(x==sn[i])][k&(y==sm[i])],f[i+1][j][k]);
		for(int i=0;i<2;++i)
			for(int j=0;j<2;++j)
				add(ans,MOD-f[1][i][j]);
		printf("%d
",ans);
	}
	return 0;
}