• [luogu P5349] 幂 解题报告 (分治FFT)


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    https://www.luogu.org/problemnew/show/P5349

    description:

    solution:

    设$g(x)=sum_{n=0}^{∞}n^xr^n$

    $rg(x)=sum_{n=0}^{∞}n^xr^{n+1}=sum_{n=1}^{∞}(n-1)^xr^n$

    $g(x)=sum_{n=1}^{∞}n^xr^n(x>0)$(注意$x>0$这个条件,$x=0$的时候这个不符合)

    $(1-r)g(x)=sum_{n=1}^{∞}(n^x-(n-1)^x)r^n=rsum_{n=0}^{∞}r^n((n+1)^x-n^x)=rsum_{n=0}^{∞}r^nsum_{j=0}^{x-1}dbinom{x}{j}n^j$

    $=rsum_{j=0}^{x-1}dbinom{x}{j}sum_{n=0}^{∞}n^jr^n=rsum_{j=0}^{x-1}dbinom{x}{j}g(j)$

    于是$g(x)=frac{r}{1-r}sum_{j=0}^{x-1}dbinom{x}{j}g(j)$

    继续化简得到$frac{g(x)}{x!}=sum_{j=0}^{x-1}frac{g(j)}{j!}(frac{r}{1-r}*frac{1}{(x-j)!})$

    这个显然可以用分治$FFT$来做

    值得注意的是$g(0)=frac{1}{1-r}$,而不是$frac{r}{1-r}$,因为在这里$0^0$的值实际上是算$1$的

    直接分治的话复杂度为$O(nlognlogn)$,多项式求逆时间复杂度为$O(nlogn)$

    code:

    #include<iostream>
    #include<cstring>
    #include<cstdio>
    #include<algorithm>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    
    const int N=4e5+15;
    const ll mo=998244353;
    int m;
    ll r;
    ll a[N],wn[N],R[N],fac[N],inv[N];
    inline ll read()
    {
        char ch=getchar();ll s=0,f=1;
        while (ch<'0'||ch>'9') {if (ch=='-') f=-1;ch=getchar();}
        while (ch>='0'&&ch<='9') {s=(s<<3)+(s<<1)+ch-'0';ch=getchar();}
        return s*f;
    }
    ll qpow(ll a,ll b)
    {
        ll re=1;
        for (;b;b>>=1,a=a*a%mo) if (b&1) re=re*a%mo;
        return re;
    }
    void pre()
    {
        for (int i=0;i<=25;i++)
        {
            ll t=1ll<<i;
            wn[i]=qpow(3,(mo-1)/t);
        }
    }
    void ntt(int limit,ll *a,int type)
    {
        for (int i=0;i<limit;i++) if (i<R[i]) swap(a[i],a[R[i]]);
        for (int len=1,id=0;len<limit;len<<=1)
        {
            ++id;
            for (int k=0;k<limit;k+=(len<<1))
            {
                ll w=1;
                for (int l=0;l<len;l++,w=w*wn[id]%mo)
                {
                    ll Nx=a[k+l],Ny=w*a[k+len+l]%mo;
                    a[k+l]=(Nx+Ny)%mo;
                    a[k+len+l]=((Nx-Ny)%mo+mo)%mo;
                }
            }
        }
        if (type==1) return;
        for (int i=1;i<limit/2;i++) swap(a[i],a[limit-i]);
        ll inv=qpow(limit,mo-2);
        for (int i=0;i<limit;i++) a[i]=a[i]%mo*inv%mo;
    }
    ll A[N],B[N];
    void cdqfft(ll *a,ll *b,int l,int r)
    {
        if (l==r) return;
        int mid=l+r>>1;
        cdqfft(a,b,l,mid);
        
        int limit=1,L=0;
        while (limit<=(r-l+1)*2) limit<<=1,++L;
        for (int i=0;i<=limit;i++) R[i]=(R[i>>1]>>1)|((i&1)<<(L-1));
        
        for (int j=0;j<=limit;j++) A[j]=0,B[j]=0;
        for (int j=l;j<=mid;j++) A[j-l]=a[j];
        for (int j=0;j<=r-l;j++) B[j]=b[j];
        ntt(limit,A,1);ntt(limit,B,1);
        for (int i=0;i<=limit;i++) A[i]=A[i]*B[i]%mo;
        ntt(limit,A,-1);
        for (int x=mid+1;x<=r;x++) a[x]=(a[x]+A[x-l])%mo;
        cdqfft(a,b,mid+1,r);
    }
    ll g[N],f[N];
    int main()
    {
        pre();
        m=read();r=read();
        for (int i=0;i<=m;i++) a[i]=read();
        fac[0]=inv[0]=1;
        for (int i=1;i<=m;i++) fac[i]=fac[i-1]*i%mo;
        inv[m]=qpow(fac[m],mo-2);
        for (int i=m-1;i>=1;i--) inv[i]=inv[i+1]*(i+1)%mo;
        f[0]=qpow(1-r+mo,mo-2)%mo;
        for (int i=1;i<=m;i++) g[i]=inv[i]*f[0]%mo*r%mo;
        cdqfft(f,g,0,m); 
        ll ans=0;    
        for (int i=0;i<=m;i++) ans=(ans+a[i]*f[i]%mo*fac[i]%mo)%mo;
        printf("%lld
    ",ans);
        return 0;
    }
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