• P5400 [CTS2019]随机立方体


    来尝试一下从容斥的最底层来解决这道题目,已经看过巨佬推过了,只是自己再推一次加深印象

    首先我们定义三元组 (p(x,y,z)) 表示一个点,再定义集合 (S={p_1,p_2,...,p_k}) 表示极大点的集合。

    然后我们轻易得到对于这若干个极大点,不能出现两两存在相同的坐标,这是一个限制

    易得,(|S|_{max}=min(n,m,l))

    然后我们定义 (F_S) 表示钦定集合 (S) 中的点是极大点,其他点随便选的概率,我们考虑如何计算。

    显然的两两极大点之间的概率并不是独立的,但是由于极大点是两两不等的(任意两点都是不等的),所以我们可以钦定一个大小排列顺序,我们按照从小到大的顺序加入,由于交集的部分已经满足了比小的小,所以我们不需要再钦定其大小关系了。

    [F_S=|S|!prod_{i=1}^{|S|}frac1{nml-(n-i)(m-i)(l-i)} ]

    然后根据这个式子,我们可以轻易得到概率与具体的位置无关,只与 (|S|) 有关。

    定于 (f_i) 为大小为 (i)(S)(F_S) 之和。

    [f_i=sum_{|S|=i}F_S\ =sum_{|S|=i} i!prod_{j=1}^{i}frac1{nml-(n-j)(m-j)(l-j)}\ =n^{underline i}m^{underline i}l^{underline i}prod_{j=1}^{i}frac1{nml-(n-j)(m-j)(l-j)}\ ]

    我们设 (g_i) 表示恰好有 (i) 个极大点的概率,答案即是 (g_k)

    [f_i=sum_{j=i}^{min(n,m,l)}inom{j}{i}g_j\ g_i=sum_{j=i}^{min(n,m,l)}(-1)^{j-i}inom{j}{i}f_j\ ]

    我们可以先将 (prod_{j=1}^{i}frac1{nml-(n-j)(m-j)(l-j)}\) 预处理出来。然后再将 (f_i) 求出来,然后再将 (g_k) 求出来即可。

    代码

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define int long long
    const int N=5e6+5;
    const int MOD=998244353;
    int n,m,l,k;
    int fact[N],ifact[N],ksm_1[N];
    int ksm(int x,int k){
    	int res=1;
    	for(;k;k>>=1,x=x*x%MOD)
    	if(k&1) res=res*x%MOD;
    	return res;
    }
    int dec_ksm(int x,int k){
    	return fact[x]*ifact[x-k]%MOD;
    }
    int cal(int n,int m){
    	if(n<0||m<0||n-m<0) return 0;
    	return fact[n]*ifact[m]%MOD*ifact[n-m]%MOD;
    }
    int f[N],g[N],h[N];
    void solve(){
    	cin>>n>>m>>l>>k;
    	int tot=min(n,min(m,l));
    	g[0]=1;
    	for(int i=1;i<=tot;++i) g[i]=g[i-1]*(n*m%MOD*l%MOD-(n-i)*(m-i)%MOD*(l-i)%MOD+MOD)%MOD;
    	h[tot]=ksm(g[tot],MOD-2);
    	for(int i=tot;i>=1;--i) h[i-1]=h[i]*(n*m%MOD*l%MOD-(n-i)*(m-i)%MOD*(l-i)%MOD+MOD)%MOD;
    	f[0]=1;
    	for(int i=1;i<=tot;++i) f[i]=h[i]*g[i-1]%MOD*f[i-1]%MOD;
    	for(int i=1;i<=tot;++i) (f[i]*=dec_ksm(n,i)*dec_ksm(m,i)%MOD*dec_ksm(l,i)%MOD)%=MOD;
    	int res=0;
    	for(int i=k;i<=tot;++i) (res+=ksm_1[i-k]*cal(i,k)%MOD*f[i]%MOD)%=MOD;
    	return printf("%lld
    ",res),void();
    }
    signed main(){
    	ksm_1[0]=1;
    	for(int i=1;i<N;++i) ksm_1[i]=ksm_1[i-1]*(MOD-1)%MOD;
    	fact[0]=1;
    	for(int i=1;i<N;++i) fact[i]=fact[i-1]*i%MOD;
    	ifact[N-1]=ksm(fact[N-1],MOD-2);
    	for(int i=N-1;i>=1;--i) ifact[i-1]=ifact[i]*i%MOD;
    	int T;cin>>T;
    	while(T--) solve();
    	return 0;
    }
    
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