• BZOJ 4734 UOJ #269 [清华集训2016]如何优雅地求和 (多项式)


    题目链接

    (BZOJ) https://www.lydsy.com/JudgeOnline/problem.php?id=4734
    (UOJ) http://uoj.ac/problem/269

    题解

    似乎大家都是用神仙构造的做法构造了一个二项式反演,然而我只会拿Stirling数爆推QAQ……
    首先考虑(f(x)=x^m)的情况,最后乘上一个系数求和即可。

    [sum^n_{k=0}{nchoose k}k^mx^k(1-x)^{n-k}\ =sum^n_{k=0}sum^m_{i=0}egin{Bmatrix}m\iend{Bmatrix}k^{underline i}x^k(1-x)^{n-k}\ =sum^m_{i=0}egin{Bmatrix}m\iend{Bmatrix}sum^n_{k=0}frac{n!}{(n-k)!(k-i)!}x^k(1-x)^{n-k}\ =sum^m_{i=0}egin{Bmatrix}m\iend{Bmatrix}n^{underline i}sum^n_{k=0}{n-ichoose k-i}x^k(1-x)^{n-k}\ =sum^m_{i=0}egin{Bmatrix}m\iend{Bmatrix}n^{underline i}x^i ]

    (f(x)=sum^m_{i=0}a_ix^i), 则答案为(sum^m_{i=0}a_isum^i_{j=0}egin{Bmatrix}i\jend{Bmatrix}n^{underline j}x^j)
    嗯,直接求的话时间复杂度是(O(m^2)). 而这个做法看上去很难优化了,因为里面用到了斯特林数而且两维都不固定,怎么办?
    斯特林数阻止了进一步的优化,因此刚才我们把幂转成了斯特林数,现在再考虑把斯特林数转回来!
    首先要注意到一点就是斯特林数的基本公式(egin{Bmatrix}i\jend{Bmatrix}=frac{1}{j!}sum^j_{k=0}(-1)^{j-k}{jchoose k}k^i)(i<j)时也是适用的,此时等式两边都为(0).
    于是有

    [sum^m_{i=0}a_isum^i_{j=0}egin{Bmatrix}i\jend{Bmatrix}n^{underline j}x^j\ =sum^m_{i=0}a_isum^i_{j=0}sum^j_{k=0}(-1)^{j-k}{jchoose k}k^i{nchoose j}x^j\ =sum^m_{j=0}{nchoose j}x^jsum^j_{k=0}(-1)^{j-k}{jchoose k}sum^m_{k=0}a_ik^i\=sum^m_{j=0}{nchoose j}x^jsum^j_{k=0}(-1)^{j-k}{jchoose k}f(k) ]

    而题目里给定的恰好是(f(x))(x=0,1,...,m)处的点值!所以其实根本不需要插值!
    推到这里做法就很显然了: 用NTT对每个(j)求出(g_j=sum^m_{j=0}(-1)^{j-k}{jchoose k}f(k)), 然后计算(sum^m_{j=0}{nchoose j}x^jg_j)即可。
    时间复杂度(O(mlog m)).

    代码

    #include<bits/stdc++.h>
    #define llong long long
    using namespace std;
    
    inline int read()
    {
    	int w=1,s=0;char ch=getchar();
    	while(!isdigit(ch)) {if(ch=='-')w=-1;ch=getchar();}
    	while(isdigit(ch)) {s=s*10+ch-'0';ch=getchar();}
    	return w*s;
    }
    
    const int N = 1<<17;
    const int lgN = 17;
    const int P = 998244353;
    const int G = 3;
    
    llong quickpow(llong x,llong y)
    {
    	llong cur = x,ret = 1ll;
    	for(int i=0; y; i++)
    	{
    		if(y&(1ll<<i)) {y-=(1ll<<i); ret = ret*cur%P;}
    		cur = cur*cur%P;
    	}
    	return ret;
    }
    llong mulinv(llong x) {return quickpow(x,P-2);}
    
    namespace FFT
    {
    	llong aux1[N+3],aux2[N+3],aux3[N+3],aux4[N+3],aux5[N+3];
    	int fftid[N+3];
    	llong sexp[N+3];
    	void resize(int dgr1,int dgr2,llong poly[]) {if(dgr1>dgr2) swap(dgr1,dgr2); for(int i=dgr1; i<dgr2; i++) poly[i] = 0ll;}
    	int getdgr(int n) {int dgr = 1; while(dgr<=n) dgr<<=1; return dgr;}
    	void init_fftid(int dgr)
    	{
    		int len = 0; for(int i=1; i<=lgN; i++) {if(dgr==(1<<i)) {len = i; break;}}
    		fftid[0] = 0; for(int i=1; i<dgr; i++) fftid[i] = (fftid[i>>1]>>1)|((i&1)<<(len-1));
    	}
    	void ntt(int dgr,int coe,llong poly[],llong ret[])
    	{
    		init_fftid(dgr);
    		if(poly==ret) {for(int i=0; i<dgr; i++) {if(i<fftid[i]) swap(ret[i],ret[fftid[i]]);}}
    		else {for(int i=0; i<dgr; i++) ret[i] = poly[fftid[i]];}
    		for(int i=1; i<dgr; i<<=1)
    		{
    			llong tmp = quickpow(G,(P-1)/(i<<1)); if(coe==-1) tmp = mulinv(tmp);
    			sexp[0] = 1ll; for(int j=1; j<i; j++) sexp[j] = sexp[j-1]*tmp%P;
    			for(int j=0; j<dgr; j+=(i<<1))
    			{
    				for(llong *k=ret+j,*kk=sexp; k<ret+i+j; k++,kk++)
    				{
    					llong x = (*k),y = k[i]*(*kk)%P;
    					(*k) = x+y>=P?x+y-P:x+y; k[i] = x-y<0?x-y+P:x-y;
    				}
    			}
    		}
    		if(coe==-1) {llong tmp = mulinv(dgr); for(int i=0; i<dgr; i++) ret[i] = ret[i]*tmp%P;}
    	}
    	void polymul(int dgr,llong poly1[],llong poly2[],llong ret[])
    	{
    		ntt(dgr<<1,1,poly1,aux1); ntt(dgr<<1,1,poly2,aux2);
    		for(int i=0; i<(dgr<<1); i++) ret[i] = aux1[i]*aux2[i]%P;
    		ntt(dgr<<1,-1,ret,ret);
    	}
    }
    using FFT::getdgr;
    using FFT::resize;
    using FFT::ntt;
    using FFT::polymul;
    
    llong fact[N+3],finv[N+3];
    llong f[N+3],g[N+3],h[N+3];
    int m; llong n,ax;
    
    int main()
    {
    	fact[0] = 1ll; for(int i=1; i<=N; i++) fact[i] = fact[i-1]*i%P;
    	finv[N] = quickpow(fact[N],P-2); for(int i=N-1; i>=0; i--) finv[i] = finv[i+1]*(i+1)%P;
    	scanf("%lld%d%lld",&n,&m,&ax); int dgr = getdgr(m);
    	for(int i=0; i<=m; i++) scanf("%lld",&f[i]),f[i] = f[i]*finv[i]%P;
    	for(int i=0; i<=dgr; i++) g[i] = i&1?P-finv[i]:finv[i];
    	polymul(dgr,f,g,h);
    	for(int i=0; i<=m; i++) h[i] = h[i]*fact[i]%P;
    	llong cur1 = 1ll,cur2 = 1ll,ans = 0ll;
    	for(int i=0; i<=m&&i<=n; i++)
    	{
    		llong tmp = cur1*cur2%P*h[i]%P;
    		ans = (ans+tmp)%P;
    		cur1 = cur1*mulinv(i+1ll)%P*(n-i)%P; cur2 = cur2*ax%P;
    	}
    	printf("%lld
    ",ans);
    	return 0;
    }
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/suncongbo/p/12067143.html
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