• FMT/FWT


    用处

    处理一些位运算卷积,(O(n2^n))

    [c_i=sum_{k oplus j=i} a_k imes b_j ]

    大体思想

    构造某种映射,使得能够 (O(nlog n)) 内得到变换,假设原数列为 ({a_n}),新数列就是 ({fwt[a]_i})

    然后知道了 ({fwt[a]_i})({fwt[b]_i}),能 (O(n)) 得到 ({fwt[c]_i})

    最后还能够 (O(nlog n))(fwt[c]_i) 变换为 (c_i)

    其实和 FFT 很像,就是解析式到点值再到解析式。

    构造方法

    Or

    构造 (fwt[a]_i=sum_{j|i=i} a_j),也就是对 (i) 的所有子集求和。

    这个构造有性质如下:

    [egin{align} fwt[a]_i imes fwt[b]_i&=sum_{j|i=i} sum_{k|i=i} a_j imes b_k \ &=sum_{(j|k)|i=i} a_j imes b_k \ &=fwt[c]_i end{align} ]

    假设现在处理完了前 (w-1) 位的 (fwt[c]_i),考虑怎么加入第 (w) 位的贡献。如果一个数的第 (w) 位是 0 ,那么它的或卷积是不会变的,如果是 1,那么答案就要累加上最高位为 1 的卷积。然后逆变换也是类似的,只是符号反过来。

    [fwt[a]_i=merge(fwt[a_0]_i,fwt[a_0]_i+fwt[a_1]_i) ]

    (merge) 表拼接。

    void Or(int n,ll *a,bool op){
        for(int w=2,l=1;w<=n;w<<=1,l<<=1)
        for(int j=0;j<n;j+=w)
        for(int k=0;k<l;k++)
            a[j|k|l]=(a[j|k|l]+(op? -1:1)*a[j|k]+Mod)%Mod;
    }
    

    And

    与卷积与或卷积类似,有

    [fwt[a]_i=merge(fwt[a_0]_i+fwt[a_1]_i,fwt[a_0]_i) ]

    void And(int n,ll *a,bool op){
        for(int w=2,l=1;w<=n;w<<=1,l<<=1)
        for(int j=0;j<n;j+=w)
        for(int k=0;k<l;k++)
            a[j|k]=(a[j|k]+(op? -1:1)*a[j|k|l]+Mod)%Mod;
    }
    

    Xor

    构造运算 (xotimes y=count(x&y) mod 2)

    有性质

    [(xotimes y) xor (xotimes z)=xotimes(y^z) ]

    可以构造变换 (fwt[a]_i=sum_{iotimes j=0} a_j-sum_{iotimes j=1}a_j)

    得到

    [fwt[a]_i=merge(fwt[a_0]_i+fwt[a_1]_i,fwt[a_0]_i-fwt[a_1]_i) ]

    逆变时要除以 2。

    void Xor(int n,ll *a,ll op){
        ll x,y;
        for(int w=2,l=1;w<=n;w<<=1,l<<=1)
        for(int j=0;j<n;j+=w)
        for(int k=0;k<l;k++)
            x=(a[j|k]+a[j|k|l])%Mod*op%Mod,
            y=(a[j|k]-a[j|k|l]+Mod)%Mod*op%Mod,
            a[j|k]=x,a[j|k|l]=y;
    }
    
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