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  • HNOI2009有趣的数列

    首先next_permutation打表,发现Cat规律。

    其实考试的时候这么做没什么问题,而且可以节省异常多的时间,那么现在我们来想一下why。

    首先我拿模型法解释一下,我们把2n个数看成2n个人,既然分成奇数和偶数两种比较方式,那么我让他们站成两排,每一排有n个人,这n个人的身高递增,且,第二排的人必须高于第一排,那么这个问题就变成了:

    有2n个身高互不相同人站成两排,每排n人,要求右边的人比左边的人高,后面的人比前面的人高,问我有几种排队方案。

    这是一个Cat的模型,既然先站哪一排无所谓,我就让某个位置必须先站上第一排的人再站上第二排的人,如果我将站在第一排看做是0,站在第二排看做是1,那么既然每个1前面一定有一个比他矮的人,则一定有一个0,那么就又转化成了求0,1序列,这是一个更加经典的Cat模型。(如果这里理解不了可以上网搜搜)

    然后再拿折线法解释一下,我们把偶数项看做x轴上的数,因为他们是单增的,把奇数项看做y轴上的数,由于奇数项小于与之对应偶数项,也就是不能越过y=x,函数的变化就好像只能向右走和向上走。这个问题在上一篇博客中有详细的解法。

    所以我们明白它是让我们求Cat,可是P不一定是质数,逆元的问题很恶心。

    所以我们采用唯一分解来做。首先线性筛筛出2n以内的所有素数,然后我们枚举每个素数,对n执行以下操作:将n不断的除以这个素数,并将商加入s变量,最终s的值就是n!在算术基本定理拆分后,这个素数的指数。举个例子:

    8!=27*32*5*7,8/2=4,4/2=2,2/2=1,1/2=0。4+2+1+0=7。

    20!=218……,20/2=10,10/2=5,5/2=2,2/2=1,1/2=0。10+5+2+1+0=18。

    大家可以自己随便试两个。

    这是为什么呢?(下述i为质数)首先1~n中含有i这个因子的数有n/i个(1),含有i2这个因子的数有n/i2个(2),……含有im这个因子的数有n/im个(m)。那么我们分层计算贡献,首先(1)中有n/i个i,加上,(2)中有2*n/i2个i,但不要忘了,我们在(1)算过每个数中的一个i,那么它们的贡献只有n/i2个i,同理,向后类推,最后n!中i的个数为∑n/pi,与上述模拟过程一致。

    那么我们来证明一下复杂度,首先根据小于N的质数约有N/lnN个,我们第一层枚举的代价就是O(N/lnN),然后观察上述过程,我们的问题规模不断缩小,如上述二例,都是1/2、1/2的速度在缩小,对于其他素数类似,我们取最坏O(log2N),那么总复杂度

    O(N/lnN*log2N),这玩意换换底就是O(N/ln2),1/ln2≈1.44,撇掉,大约O(N),(这是我自己证的,网上目测没有,如果有异议请指出,应该没什么问题吧……)

    然后分子加分母减拆完了拿快速幂一乘就完事了。(快速幂并不影响上述复杂度,因为qpow也是O(logk)的,就当常数大了吧)。

    (底下代码有表机,勾掉的调试略多,可以用来自己见证一下上面那个算法的正确性)

    #include<iostream>
    #include<algorithm>
    #include<cmath>
    #include<cstring>
    #include<cstdio>
    #include<vector>
    #include<queue>
    #include<stack>
    #include<set>
    #include<map>
    using namespace std;
    int n,P,/*a[20],*/ans=1;
    /*bool check(){
        for(int i=1;i<=n;i++)
            if(a[i*2-1]>a[i*2]) return 0;
        for(int i=3;i<=n*2;i++)
            if(a[i]<a[i-2]) return 0;
        return 1;
    }*/
    int prime[6000000],prime_num;
    bool v[20050000];
    void doprime(){
        for(int i=2;i<=2*n+5;i++){
            if(!v[i]) prime[++prime_num]=i;
            for(int j=1;j<=prime_num&&i*prime[j]<=2*n+5;j++){
                v[prime[j]*i]=1;
                if(i%prime[j]==0) break;
            }
        }
    }
    int qpow(int x,int k){
        int val=1;
        for(;k;k>>=1,x=1ll*x*x%P)
            if(k&1) val=1ll*val*x%P;
        return val%P;
    }
    int main(){
        //打表找规律系列。。。
    /*    while(1){
            ans=0;
        scanf("%d%d",&n,&P);
        for(int i=1;i<=(n<<1);i++)
            a[i]=i;
        do{
            if(check()) {ans++;
                for(int i=1;i<=2*n;i++)
                    cout<<a[i]<<" ";
                cout<<endl;
            }
        }while(next_permutation(a+1,a+1+2*n));
        printf("ANS=%d
    ",ans);
        }*/
        scanf("%d%d",&n,&P);
        doprime();
        for(int i=1;i<=prime_num;i++){
            long long s=0;
            for(int j=2*n;j/=prime[i];) s+=j;
        //    cout<<"s1="<<s<<endl;
            for(int j=n;j/=prime[i];) s-=j;
            //cout<<"s2="<<s<<endl;
            for(int j=n+1;j/=prime[i];) s-=j;
        //    cout<<"s3="<<s<<endl;
            ans=1ll*ans*qpow(prime[i],s)%P;
        }
    //    cout<<"Okprime"<<endl;
    /*    for(int i=1;i<=prime_num;i++)
            cout<<prime[i]<<" ";cout<<endl;*/
    /*    for(int i=1;i<=2*n;i++)
            mulfz(i);
        for(int i=1;i<=n;i++)
            mulfm(i);
        for(int i=1;i<=n+1;i++)
            mulfm(i);*/
    /*    cout<<"OKfenjie"<<endl;
        for(int i=1;i<=prime_num;i++)
                ans=1ll*ans*qpow(prime[i],fz[i]-fm[i])%P;
        cout<<"Okqpow"<<endl;*/
        printf("%d",ans);
        return 0;
    }
    View Code

    这道题取模,下道题高精。

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