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  • 【cf961G】G. Partitions(组合意义+第二类斯特林数)

    传送门

    题意:
    给出(n)个元素,每个元素有价值(w_i)。现在要对这(n)个元素进行划分,共划分为(k)组。每一组的价值为(|S|sum_{i=0}^{|S|}w_i)
    最后询问所有划分的总价值。

    思路:
    直接枚举划分不好计算,考虑单独计算每一个元素的贡献,那么就有式子:

    [sum_{i=1}^nw_isum_{j=1}^{n-k+1}{n-1choose j-1}egin{Bmatrix} n - j \ k - 1 end{Bmatrix}j ]

    观察这个式子,前面的求和式直接单独计算,后面枚举的上界则可以修改为(n)。那么就有:

    [egin{aligned} &sum_{i=0}^n{n-1choose i-1}egin{Bmatrix} n - i \ k - 1 end{Bmatrix}i end{aligned} ]

    接下来,就是表演的时刻了。

    [egin{aligned} &sum_{i=0}^n{n-1choose i-1}egin{Bmatrix} n - i \ k - 1 end{Bmatrix}(i-1+1)\ =&sum_{i=0}^n frac{(n-1)!}{(i-1)!(n-i)!}egin{Bmatrix} n - i \ k - 1 end{Bmatrix}(i-1)+sum_{i=0}^n{n-1choose i-1}egin{Bmatrix} n - i \ k - 1 end{Bmatrix}\ =&(n-1)sum_{i=0}^n {n-2choose i-2}egin{Bmatrix} n - i \ k - 1 end{Bmatrix}+sum_{i=0}^n{n-1choose i-1}egin{Bmatrix} n - i \ k - 1 end{Bmatrix}\ =&(n-1)sum_{i=0}^n {n-2choose n-i}egin{Bmatrix} n - i \ k - 1 end{Bmatrix}+sum_{i=0}^n{n-1choose n-i}egin{Bmatrix} n - i \ k - 1 end{Bmatrix} end{aligned} ]

    然后我们现在就是要求这样一个式子:

    [sum_{i=0}^n{nchoose i}egin{Bmatrix} i \ k - 1 end{Bmatrix} ]

    我们考虑将第二类斯特林数拆开:

    [egin{aligned} &sum_{i=0}^n{nchoose i}egin{Bmatrix} i \ k - 1 end{Bmatrix}\ =&sum_{i=0}^n{nchoose i}frac{1}{(k-1)!}sum_{j=0}^{k-1}(-1)^j{k-1choose j}(k-1-j)^i\ =&sum_{j=0}^nfrac{1}{(k-1)!}(-1)^j{k-1choose j}sum_{i=0}^n{nchoose i}(k-1-j)^i\ =&sum_{j=0}^nfrac{1}{(k-1)!}(-1)^j{k-1choose j}(k-j)^n end{aligned} ]

    然后就没了。
    整个推导过程第一个关键点是拆(i),可能是因为这个(i)比较烦,所以将其拆开与前面式子合并。
    第二个关键就是利用好组合意义,后面和式的意义就是将元素装入(k-1-j)个盒子的方案数,有些元素可能一个盒子都不加入。那么对于每个元素而言,就有(k-j)种选择,所以可以直接把和式化简。
    然后随便搞一下就行。

    还有一种更加精妙的思路,我们还是单独考虑每一个元素,但是当考虑(i)这个元素时,若(j)(i)在同一个集合中,(j)(i)(w_i)的贡献。
    那么对一个元素而言分两种情况考虑,一个是自己对自己的贡献,显然方案数有(egin{Bmatrix} n \ k end{Bmatrix});另一个是其它元素对它的贡献,那么考虑将这个元素加入其它元素中(不可能自己单独一个集合),方案数为((n-1)egin{Bmatrix} n-1 \ k end{Bmatrix})
    那么最终一个元素的答案就为:

    [egin{Bmatrix} n \ k end{Bmatrix}+(n-1)egin{Bmatrix} n-1 \ k end{Bmatrix} ]

    这个式子随便搞搞就行了。
    代码如下(代码为第一种解法):

    /*
     * Author:  heyuhhh
     * Created Time:  2019/12/12 17:06:20
     */
    #include <iostream>
    #include <algorithm>
    #include <cstring>
    #include <vector>
    #include <cmath>
    #include <set>
    #include <map>
    #include <queue>
    #include <iomanip>
    #define MP make_pair
    #define fi first
    #define se second
    #define sz(x) (int)(x).size()
    #define all(x) (x).begin(), (x).end()
    #define INF 0x3f3f3f3f
    #define Local
    #ifdef Local
      #define dbg(args...) do { cout << #args << " -> "; err(args); } while (0)
      void err() { std::cout << '
    '; }
      template<typename T, typename...Args>
      void err(T a, Args...args) { std::cout << a << ' '; err(args...); }
    #else
      #define dbg(...)
    #endif
    void pt() {std::cout << '
    '; }
    template<typename T, typename...Args>
    void pt(T a, Args...args) {std::cout << a << ' '; pt(args...); }
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    typedef pair<int, int> pii;
    //head
    const int N = 2e5 + 5, MOD = 1e9 + 7;
    
    int n, k;
    int fac[N], inv[N];
    ll qpow(ll a, ll b) {
        ll ans = 1;
        while(b) {
            if(b & 1) ans = ans * a % MOD;
            a = a * a % MOD;
            b >>= 1;   
        }
        return ans;   
    }
    int C(int n, int m) {
        return 1ll * fac[n] * inv[m] % MOD * inv[n - m] % MOD;
    }
    void init() {
        fac[0] = 1;
        for(int i = 1; i < N; i++) fac[i] = 1ll * fac[i - 1] * i % MOD;
        inv[N - 1] = qpow(fac[N - 1], MOD - 2);
        for(int i = N - 2; i >= 0; i--) inv[i] = 1ll * inv[i + 1] * (i + 1) % MOD;
    }
    
    void run(){
        init();
        int sum = 0, ans = 0;
        for(int i = 1; i <= n; i++) {
            int w; cin >> w;
            sum = (sum + w) % MOD;
        }
        if(n == 1) {
            cout << sum << '
    ';
            return;   
        }
        for(int i = 0, d = 1; i < k; i++, d = MOD - d) {
            int res = 1ll * d * inv[i] % MOD * inv[k - 1 - i] % MOD * qpow(k - i, n - 2) % MOD * (k - i + n - 1) % MOD;
            ans = (ans + res) % MOD;
        }
        ans = 1ll * ans * sum % MOD;
        cout << ans << '
    ';
    }
    
    int main() {
        ios::sync_with_stdio(false);
        cin.tie(0); cout.tie(0);;
        cout << fixed << setprecision(20);
        while(cin >> n >> k) run();
        return 0;
    }
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/heyuhhh/p/12053674.html
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