• DYOJ 【20220317模拟赛】瞬间移动 题解


    瞬间移动

    题意

    三维空间中从 \((0,0,0)\) 开始,每次移动 1,问刚好走 \(N\) 次能到 \((X,Y,Z)\) 的方案数

    \(N\le10^7\),答案模 \(998244353\)

    Sol

    一个感觉很简单的题,结果。。。

    不失一般性地,设 \(x,y,z\ge0\)

    显然当 \(x+y+z>n\)\((n-x-y-z)\mod2=1\) 时答案为 0

    先只考虑前两维,设 \(F_k\) 为从 \((0,0)\) 一共走 \(X+Y+2k\) 步到 \((X,Y)\) 的方案数

    \[\begin{aligned} F_k &= \sum_{i=0}^k \begin{pmatrix} x+y+2k \\ x+i\quad i\quad y+k-i\quad k-i \end{pmatrix} \\ &= \sum_{i=0}^k \begin{pmatrix} x+y+2k \\ x+y+k \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x+y+k \\ y+k-i \end{pmatrix}\begin{pmatrix} k \\ i \end{pmatrix} \\ &= \begin{pmatrix} x+y+2k \\ x+y+k \end{pmatrix}\sum_{i=0}^k \begin{pmatrix} x+y+k \\ y+k-i \end{pmatrix}\begin{pmatrix} k \\ i \end{pmatrix} \\ &= \begin{pmatrix} x+y+2k \\ x+y+k \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x+y+2k \\ y+k \end{pmatrix} \end{aligned} \]

    解释

    首先:

    \[\begin{pmatrix} n\\ a\quad b\quad c \quad d \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} n\\a \end{pmatrix}\begin{pmatrix} n-a\\b \end{pmatrix} \begin{pmatrix} n-a-b\\c \end{pmatrix}\begin{pmatrix} n-a-b-c\\d \end{pmatrix} \]

    先后顺序可以交换


    其次:

    \[\begin{pmatrix} n \\ m \end{pmatrix}\begin{pmatrix} n-m \\ r \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} n \\ m+r \end{pmatrix}\begin{pmatrix} m+r \\ r \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} n \\ m+r \end{pmatrix}\begin{pmatrix} m+r \\ m \end{pmatrix} \]

    \(n\) 个里面分别选出 \(m,r\) 个的方案数

    等同于

    先从 \(n\) 里面选出 \(m+r\) 个,其中再选出 \(m\)\(r\) 个的方案


    1. 第一个式子可以化成 \(\begin{pmatrix} x+y+2k \\ x+i\quad y+k-i\end{pmatrix}\begin{pmatrix} k \\ i\quad k-i \end{pmatrix}\)

      前面那一部分化成 \(\begin{pmatrix} x+y+2k \\ x+y+k \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x+y+k \\ y+k-i \end{pmatrix}\)

      后面化成 \(\begin{pmatrix} k \\ i \end{pmatrix}\) ,可得第二个式子。

    2. 第二个式子提出与 \(i\) 无关项得到第三个式子

    3. 第三个式子的 \(\sum_{i=0}^k \begin{pmatrix} x+y+k \\ y+k-i \end{pmatrix}\begin{pmatrix} k \\ i \end{pmatrix}\)

      其实就是从 \(x+y+2k\) 个球中选 \(y+k\) 个,枚举最后 \(k\) 个中选了多少个

      \(\begin{pmatrix} x+y+2k \\ y+k \end{pmatrix}\)

    到三维

    直接枚举 \(z\) 走的步数即可,复杂度 \(O(n)\)

    Code

    #include <bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    typedef long long LL;
    const LL P = 998244353;
    const int N = 1e7 + 5;
    inline LL Pow(LL x, LL y) {
        register LL res = 1;
        for (; y; y >>= 1, x = x * x % P)
            if (y & 1) res = res * x % P;
        return res;
    }
    LL fac[N], inv[N], res;
    inline LL C(int n, int m) {
        if (m > n) return 0;
        return fac[n] * inv[m] % P * inv[n - m] % P;
    }
    int n, X, Y, Z, le, tt;
    inline LL count(int k) {
        return C(X + Y + 2 * k, X + Y + k) * C(X + Y + 2 * k, Y + k) % P;
    }
    int main() {
        // freopen("teleport.in", "r", stdin);
        // freopen("teleport.out", "w", stdout);
        scanf("%d%d%d%d", &n, &X, &Y, &Z);
        X = abs(X), Y = abs(Y), Z = abs(Z), le = X + Y + Z, fac[0] = 1;
        if (n < le) return puts("0"), 0;
        if ((n - le) & 1) return puts("0"), 0;
    
        for (int i = 1; i <= n; i++) fac[i] = fac[i - 1] * i % P;
        inv[n] = Pow(fac[n], P - 2);
        for (int i = n - 1; ~i; i--) inv[i] = inv[i + 1] * (i + 1) % P;
        tt = (n - le) / 2;
        for (int z = 0; z <= tt; z++)
            (res += C(n, z) * C(n - z, Z + z) % P * count(tt - z) % P) %= P;
        printf("%lld", res);
    }
    

    总结

    这个式子就是经典的范德蒙德卷积。

    高级的名字,本质是组合数的变换

    以后遇到这种题要记得各种性质,大胆去推

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/KonjakLAF/p/16030343.html
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