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  • [BJOI2019]勘破神机(第一类斯特林数,斐波那契数列)

    真的是好题,只不过强行多合一有点过分了……

    题目大意:

    $T$ 组数据。每个测试点中 $m$ 相同。

    对于每组数据,给定 $l,r,k$,请求出 $dfrac{1}{r-l+1}sumlimits_{n=l}^rdbinom{f(n,m)}{k}mod 998244353$。

    其中 $f(n,m)$ 表示用 $1 imes 2$ 的骨牌(可以变成 $2 imes 1$)填满 $n imes m$ 的网格的方案数。

    $1le Tle 5,1le lle rle 10^{18},1le kle 501,2le mle 3$。保证 $r-l+1$ 不是 $998244353$ 的倍数。


    $2le mle 3$,明显二合一了。(其实后面会发现不止二合一)

    先看 $m=2$。众所周知 $f(n,2)=fib_{n+1}$。然后就变成这题了。注意 $sqrt{5}$ 在模 $998244353$ 下也没有意义,还是要扩系。

    接下来看 $m=3$。

    首先肯定 $n$ 是偶数的时候 $f(n,3)$ 才不为 $0$,那么设 $g_n=f(2n,3)$,然后要求就是 $sumlimits_{n=lceilfrac{l}{2} ceil}^{lfloorfrac{r}{2} floor}g_n$。(为方便下文假设求 $l$ 到 $r$ 的和)

    (从题解偷张图,%%%vixbob) 

     

    说得应该很清楚了。那么 $g_n=3g_{n-1}+2sumlimits_{i=0}^{n-2}g_i$。

    那么 $g_{n+1}-g_n=3g_n-g_{n-1}$,得递推公式 $g_n=4g_{n-1}-g_{n-2}$。初始 $g_0=1,g_1=3$。

    用特征方程解出通项公式:

    $$g_n=dfrac{3+sqrt{3}}{6}(2+sqrt{3})^n+dfrac{3-sqrt{3}}{6}(2-sqrt{3})^n$$

    然后就一样了。

    时间复杂度 $O(Tk^2log r)$。

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int maxn=555,mod=998244353,inv2=499122177,inv5=598946612,inv6=166374059;
    #define FOR(i,a,b) for(int i=(a);i<=(b);i++)
    #define ROF(i,a,b) for(int i=(a);i>=(b);i--)
    #define MEM(x,v) memset(x,v,sizeof(x))
    inline ll read(){
        char ch=getchar();ll x=0,f=0;
        while(ch<'0' || ch>'9') f|=ch=='-',ch=getchar();
        while(ch>='0' && ch<='9') x=x*10+ch-'0',ch=getchar();
        return f?-x:x;
    }
    int t,m,k,fac[maxn],invfac[maxn],S[maxn][maxn],C[maxn][maxn];
    ll l,r;
    inline int add(int x,int y){return x+y<mod?x+y:x+y-mod;}
    inline int sub(int x,int y){return x<y?x-y+mod:x-y;}
    inline int mul(int x,int y){return 1ll*x*y%mod;}
    inline int qpow(int a,ll b){
        int ans=1;
        for(;b;b>>=1,a=mul(a,a)) if(b&1) ans=mul(ans,a);
        return ans;
    }
    template<int T>
    struct comp{
        int x,y;
        comp(const int xx=0,const int yy=0):x(xx),y(yy){}
        inline comp operator+(const comp &c)const{return comp(add(x,c.x),add(y,c.y));}
        inline comp operator-(const comp &c)const{return comp(sub(x,c.x),sub(y,c.y));}
        inline comp operator*(const comp &c)const{return comp(add(mul(x,c.x),mul(T,mul(y,c.y))),add(mul(x,c.y),mul(y,c.x)));}
        inline comp inv()const{
            comp ans(x,y?mod-y:0);
            int dn=qpow(sub(mul(x,x),mul(T,mul(y,y))),mod-2);
            return ans*dn;
        }
        inline comp operator/(const comp &c)const{return *this*c.inv();}
        inline bool operator==(const comp &c)const{return x==c.x && y==c.y;}
    };
    comp<5> a2(0,inv5),b2(0,mod-inv5),x2(inv2,inv2),y2(inv2,mod-inv2);
    comp<3> a3(inv2,inv6),b3(inv2,mod-inv6),x3(2,1),y3(2,mod-1);
    template<int T>
    inline comp<T> cqpow(comp<T> a,ll b){
        comp<T> ans(1,0);
        for(;b;b>>=1,a=a*a) if(b&1) ans=ans*a;
        return ans;
    }
    template<int T>
    comp<T> calc(comp<T> x,ll l,ll r){
        if(x==1) return (r-l+1)%mod;
        return (cqpow(x,r+1)-cqpow(x,l))/(x-1);
    }
    int main(){
        FOR(i,0,501) C[i][0]=C[i][i]=1;
        FOR(i,1,501) FOR(j,1,i-1) C[i][j]=add(C[i-1][j],C[i-1][j-1]);
        S[1][1]=1;
        FOR(i,2,501) FOR(j,1,i) S[i][j]=add(mul(i-1,S[i-1][j]),S[i-1][j-1]);
        fac[0]=1;
        FOR(i,1,501) fac[i]=mul(fac[i-1],i);
        invfac[501]=qpow(fac[501],mod-2);
        ROF(i,500,0) invfac[i]=mul(invfac[i+1],i+1);
        t=read();m=read();
        while(t--){
            l=read();r=read();k=read();
            if(m==2){
                int ans=0;
                FOR(i,0,k){
                    int s=0;
                    FOR(j,0,i){
                        comp<5> tmp1=cqpow(a2,j)*cqpow(b2,i-j),tmp2=cqpow(x2,j)*cqpow(y2,i-j);
                        s=add(s,mul(C[i][j],(tmp1*calc(tmp2,l+1,r+1)).x));
                    }
                    s=mul(s,S[k][i]);
                    if((k-i)&1) ans=sub(ans,s);
                    else ans=add(ans,s);
                }
                printf("%d
    ",mul(mul(ans,invfac[k]),qpow((r-l+1)%mod,mod-2)));
            }
            else{
                ll lll=(l+1)>>1,rrr=r>>1;
                if(lll>rrr){puts("0");continue;}
                int ans=0;
                FOR(i,0,k){
                    int s=0;
                    FOR(j,0,i){
                        comp<3> tmp1=cqpow(a3,j)*cqpow(b3,i-j),tmp2=cqpow(x3,j)*cqpow(y3,i-j);
                        s=add(s,mul(C[i][j],(tmp1*calc(tmp2,lll,rrr)).x));
                    }
                    s=mul(s,S[k][i]);
                    if((k-i)&1) ans=sub(ans,s);
                    else ans=add(ans,s);
                }
                printf("%d
    ",mul(mul(ans,invfac[k]),qpow((r-l+1)%mod,mod-2)));
            }
        }
    }
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