【BZOJ4559】成绩比较（组合计数，容斥原理）

题意：

G系共有n位同学，M门必修课。这N位同学的编号为0到N-1的整数，其中B神的编号为0号。这M门必修课编号为0到M-

1的整数。一位同学在必修课上可以获得的分数是1到Ui中的一个整数。如果在每门课上A获得的成绩均小于等于B获

得的成绩，则称A被B碾压。在B神的说法中，G系共有K位同学被他碾压（不包括他自己），而其他N-K-1位同学则没

有被他碾压。D神查到了B神每门必修课的排名。这里的排名是指：如果B神某门课的排名为R，则表示有且仅有R-1

位同学这门课的分数大于B神的分数，有且仅有N-R位同学这门课的分数小于等于B神（不包括他自己）。我们需要

求出全系所有同学每门必修课得分的情况数，使其既能满足B神的说法，也能符合D神查到的排名。这里两种情况不

同当且仅当有任意一位同学在任意一门课上获得的分数不同。你不需要像D神那么厉害，你只需要计算出情况数模1

0^9+7的余数就可以了。

N<=100,M<=100,Ui<=10^9

 

思路：WYZ作业

事实上约大爷day1前就已秒掉此题，果然连ZJ女队队长也比不了……

只能%一发题解，这就是数学题弱者的无奈……

From http://blog.csdn.net/aarongzk/article/details/51760818

整体思路：先求出所有其他人和B神每门课分数相对大小的不同方案数，然后再计算每门课的方案数，两者乘积即为答案。

① 先算第一部分，直接算比较难，考虑容斥原理。

f[i]表示有i个人被碾压的方案数，则f[i]=C(n-1,i)*C(n-1-i,rnk[1]-1)*C(n-1-i,rnk[2]-1)*…*C(n-1-i,rnk[m]-1)-f[i+1]*C(i+1,i)-f[i+2]*C(i+2,i)-…-f[n-1]*C(n-1,i)，即用至少i个人被碾压的方案数减去不合法的。f数组逆向递推即可求出。

② 再算第二部分，对于每一门分别计算，然后乘起来。

假设某一门课的总分为s，B神的名次和分数分别为rnk和x，则方案数为x^(n-rnk)*(s-x)^(rnk-1)。

展开化简得∑ C(rnk-1,i)*s^(rnk-1-i)*x^(n-rnk+i)，0≤i≤rnk-1。

我们要对x=1,2,…,s的所有情况求和。

把x次数相同的项放在一起，转化成求1^p+2^p+...+s^p，p为常数。

设g[i]=1^i+2^i+...+s^i，然后观察规律：

(s+1)^(p+1)-s^(p+1)=C(p+1,0)*s^0+C(p+1,1)*s^1+…+C(p+1,p)*s^p

s^(p+1)-(s-1)^(p+1)=C(p+1,0)*(s-1)^0+C(p+1,1)*(s-1)^1+…+C(p+1,p)*(s-1)^p

……

2^(p+1)-1^(p+1)=C(p+1,0)*1^0+C(p+1,1)*1^1+…+C(p+1,p)*1^p

将式子相加，得：(s+1)^(p+1)-1=C(p+1,0)*g[0]+C(p+1,1)*g[1]+…+C(p+1,p)*g[p]

移项，得：g[p]=((s+1)^(p+1)-1-C(p+1,0)*g[0]-C(p+1,1)*g[1]-…-C(p+1,p-1)*g[p-1]) / C(p+1,p)

于是可以通过正向递推求出g数组。

这样，这个问题就完美解决了，时间复杂度O(n^3)。

const mo=1000000007;
var exf,fac:array[0..1000]of int64;
    a,b:array[1..1000]of longint;
    g,f:array[0..1000]of int64;
    n,m,k1,i,j,k,v:longint;
    ans,tmp:int64;

function c(n,m:longint):int64;
begin
 if n<m then exit(0);
 exit(fac[n]*exf[m] mod mo*exf[n-m] mod mo);
end;

function mult(x,y:longint):int64;
var tmp:int64;
begin
 if x=0 then exit(0);
 mult:=1; tmp:=x;
 while y>0 do
 begin
  if y and 1=1 then mult:=mult*tmp mod mo;
  tmp:=tmp*tmp mod mo;
  y:=y>>1;
 end;
end;

begin
 assign(input,'bzoj4559.in'); reset(input);
 assign(output,'bzoj4559.out'); rewrite(output);
 readln(n,m,k1);
 for i:=1 to m do read(a[i]);
 for i:=1 to m do read(b[i]);
 exf[0]:=1; exf[1]:=1; fac[0]:=1;
 for i:=2 to 1000 do exf[i]:=exf[mo mod i]*(mo-mo div i) mod mo;
 for i:=1 to 1000 do exf[i]:=exf[i-1]*exf[i] mod mo;
 for i:=1 to 1000 do fac[i]:=fac[i-1]*i mod mo;
 for i:=n-1 downto k1 do
 begin
  f[i]:=c(n-1,i);
  for j:=1 to m do f[i]:=f[i]*c(n-i-1,b[j]-1) mod mo;
  for j:=i+1 to n-1 do f[i]:=(f[i]-f[j]*c(j,i) mod mo+mo) mod mo;
 end;

 ans:=1;
 for i:=1 to m do
 begin
  g[0]:=a[i];
  for j:=1 to n do
  begin
   g[j]:=(mult(a[i]+1,j+1)-1+mo) mod mo;
   for k:=0 to j-1 do g[j]:=(g[j]-c(j+1,k)*g[k] mod mo+mo) mod mo;
   g[j]:=g[j]*mult(j+1,mo-2) mod mo;
  end;
  tmp:=0; v:=1;
  for j:=0 to b[i]-1 do
  begin
   tmp:=(tmp+c(b[i]-1,j)*mult(a[i],b[i]-1-j) mod mo*g[n-b[i]+j]*v mod mo+mo) mod mo;
   v:=-v;
  end;
  ans:=ans*tmp mod mo;
 end;
 //for i:=1 to n do writeln(g[i]);
 writeln(ans*f[k1] mod mo);

 close(input);
 close(output);
end.