【洛谷2791】 幼儿园篮球题 第二类斯特林数+NTT

求 (sum_{i=0}^{k}inom{m}{i}inom{n-m}{k-i}i^L) ((1leqslant n,mleqslant 2 imes 10^7,1leqslant Lleqslant 2 imes 10^5))

这个式子比较简洁，然后也没啥可推的，所以我们将 (i^L) 展开.

那么原式为 (sum_{i=0}^{k}inom{m}{i}inom{n-m}{k-i}sum_{j=0}^{i}inom{i}{j}S(L,j) imes (j!))

考虑将 (j) 前提，得 (sum_{j=0}^{k}(j!)S(L,j)sum_{i=0}^{k}inom{m}{i}inom{n-m}{k-i}inom{i}{j})

注意：即使 (i<j) 也是无所谓的，因为后面那个组合数可以帮我们抵消掉.

我们发现后面的组合数看起来很眼熟，可以考虑对组合数搞点事情.

(sum_{i=0}^{k}inom{m}{i}inom{n-m}{k-i}inom{i}{j})

(Rightarrow sum_{i=0}^{k}inom{m}{j}inom{m-j}{i-j}inom{n-m}{k-i})

(Rightarrow inom{m}{j}sum_{i=0}^{k}inom{m-j}{i-j}inom{n-m}{k-i})

后面那两个组合数有一个性质：上面的 (n) 之和和下面的 (m) 之和都是定值，所以可以用范德蒙德恒等式

(Rightarrow inom{m}{j}inom{n-j}{k-j})

那么最终答案就是 (sum_{j=0}^{k}(j!)S(L,j)inom{m}{j}inom{n-j}{k-j})

其中斯特林数可以用 (NTT) 预处理，然后枚举一下 (j) 就好了.

#include <bits/stdc++.h>   
#define LL long long 
#define setIO(s) freopen(s".in","r",stdin) 
using namespace std; 
const int M=2000003;      
const int N=20000006;      
const int mod=998244353,G=3;         
inline int qpow(int x,int y) 
{ 
    int tmp=1; 
    for(;y;y>>=1,x=(LL)x*x%mod)    if(y&1)   tmp=(LL)tmp*x%mod;   
    return tmp; 
}    
inline int INV(int x) { return qpow(x,mod-2); }    
inline void NTT(int *a,int len,int flag) 
{
    int i,j,k,mid; 
    for(i=k=0;i<len;++i)                  
    {
        if(i>k)   swap(a[i],a[k]);        
        for(j=len>>1;(k^=j)<j;j>>=1);    
    }   
    for(mid=1;mid<len;mid<<=1) 
    {        
        int wn=qpow(G,(mod-1)/(mid<<1));    
        if(flag==-1)   wn=INV(wn);       
        for(i=0;i<len;i+=(mid<<1))                  
        {
            int w=1;        
            for(j=0;j<mid;++j,w=(LL)w*wn%mod)     
            {
                int x=a[i+j], y=(LL)a[i+j+mid]*w%mod;   
                a[i+j]=(LL)(x+y)%mod, a[i+j+mid]=(LL)(x-y+mod)%mod;  
            }
        }
    }     
    if(flag==-1) 
    {
        int rev=INV(len);   
        for(i=0;i<len;++i)     a[i]=(LL)a[i]*rev%mod;  
    }
}   
int max_n,max_m,L; 
int fac[N],inv[N],f[M],A[M],B[M];   
inline int C(int x,int y) { return y>x?0:(LL)fac[x]*inv[y]%mod*inv[x-y]%mod; }    
inline void Initialize() 
{       
    int i,j,limit;              
    inv[0]=fac[0]=1;    
    for(i=1;i<N;++i)      fac[i]=(LL)fac[i-1]*i%mod;  
    inv[N-1]=INV(fac[N-1]);  
    for(i=N-2;i>=1;--i)   inv[i]=1ll*inv[i+1]*(i+1)%mod;          
    for(i=0;i<=L;++i)      
    {                         
        A[i]=inv[i],B[i]=(LL)qpow(i,L)*inv[i]%mod;   
        if(i&1)    A[i]=mod-A[i];           
    }        
    for(limit=1;limit<=2*(L+1);limit<<=1);              
    NTT(A,limit,1),NTT(B,limit,1);               
    for(i=0;i<limit;++i) A[i]=(LL)A[i]*B[i]%mod; 
    NTT(A,limit,-1);        
    for(i=0;i<=L;++i)   f[i]=A[i]; 
}
inline void solve() 
{ 
    LL ans=0ll; 
    int i,j,n,m,k,Lim;     
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&k),Lim=min(min(n,m),L);        
    for(i=0;i<=Lim;++i)  (ans+=(LL)f[i]*fac[i]%mod*C(m,i)%mod*C(n-i,k-i))%=mod;                 
    (ans*=(LL)fac[k]*fac[n-k]%mod*inv[n]%mod)%=mod;     
    printf("%lld
",ans);     
}
int main() 
{ 
    // setIO("input"); 
    int i,j,T;   
    scanf("%d%d%d%d",&max_n,&max_m,&T,&L);         
    Initialize();             
    while(T--)    solve();      
    return 0; 
}