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  • BZOJ 5093[Lydsy1711月赛]图的价值 线性做法

    博主曾更过一篇复杂度为$O( k· \log k)$的多项式做法在这里

    惊闻本题有$ O(k)$的神仙做法,说起神仙我就想起了于是就去学习了一波


    幂与第二类斯特林数

    推导看这里

    $$ x^k=\sum_{j=0}^kj!\binom{x}{j}\begin{Bmatrix}k\\j\end{Bmatrix}$$

    $$ \begin{Bmatrix}k\\j\end{Bmatrix}=\frac{1}{j!}\sum_{i=0}^ji^k\binom{j}{i}(-1)^{j-i}$$

    以上是两个非常实用的公式


    推式子

    现在开始推式子

    原博文已经推出了我们真正需要求的是$ f(n,k)=\sum\limits_{i=0}^n\binom{n}{i}i^k$

    根据上面的公式可以推得

    $$
    \begin{aligned}
    f(n,k) & =\sum_{i=0}^n\binom{n}{i}i^k=\sum_{j=0}\begin{Bmatrix}k\\j\end{Bmatrix}\frac{n!}{(n-j)!}2^{n-j}\\
    & =\sum_{j=0}^k\frac{n!}{(n-j)!}2^{n-j}\frac{1}{j!}\sum_{i=0}^j(-1)^{j-i}\binom{j}{i}i^k\\
    &=\sum_{j=0}^k\binom{n}{j}2^{n-j}\sum_{i=0}^j(-1)^{j-i}\binom{j}{i}i^k\\
    &=\sum_{i=0}^k\binom{n}{i}i^k\sum_{j=i}^k2^{n-j}(-1)^{j-i}\binom{n-i}{j-i}\\
    &=\sum_{i=0}^k\binom{n}{i}i^k2^{n-i}\sum_{j=0}^{k-i}\binom{n-i}{j}(-\frac{1}{2})^j
    \end{aligned}
    $$

    我们需要快速递推出$A(i)=\displaystyle\sum_{j=0}^{k-i}\binom{n-i}{j}(-\frac{1}{2})^j$

    再推波式子得

    $$
    \begin{aligned}
    \sum_{j=0}^{k-i}\binom{n-i}{j}(-\frac{1}{2})^j&=\sum_{j=0}^{k-i}\left(\binom{n-i-1}{j}+\binom{n-i-1}{j-1}\right)(-\frac{1}{2})^j\\
    &=\sum_{j=1}^{k-i}(-\frac{1}{2})^j\binom{n-i-1}{j-1}+\sum_{j=0}^{k-i}(-\frac{1}{2})^j\binom{n-i-1}{j}\\
    &=-\frac{1}{2}\sum_{j=0}^{k-i-1}(-\frac{1}{2})^j\binom{n-i-1}{j}+\sum_{j=0}^{k-i}(-\frac{1}{2})^j\binom{n-i-1}{j}\\
    &=\frac{1}{2}\sum_{j=0}^{k-i-1}(-\frac{1}{2})^j\binom{n-i-1}{j}+(-\frac{1}{2})^{k-i}\binom{n-i-1}{k-i}
    \end{aligned}
    $$

    因此$A(i)=\frac{1}{2}A(i+1)+(-\frac{1}{2})^{k-i}\binom{n-i-1}{k-i}$

    假装推完了


    大常数代码

    #include<ctime>
    #include<cmath>
    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<iostream>
    #include<algorithm>
    #include<queue>
    #define p 998244353
    #define inv2 499122177
    #define rt register int
    #define ll long long
    using namespace std;
    inline ll read(){
        ll x = 0; char zf = 1; char ch = getchar();
        while (ch != '-' && !isdigit(ch)) ch = getchar();
        if (ch == '-') zf = -1, ch = getchar();
        while (isdigit(ch)) x = x * 10 + ch - '0', ch = getchar(); return x * zf;
    }
    void write(ll y){if(y<0)putchar('-'),y=-y;if(y>9)write(y/10);putchar(y%10+48);}
    void writeln(const ll y){write(y);putchar('\n');}
    int i,j,k,m,n,x,y,z,cnt;
    int ksm(int x,int y=p-2){
        int ans=1;
        for(rt i=y;i;i>>=1,x=1ll*x*x%p)if(i&1)ans=1ll*ans*x%p;
        return ans;
    }
    int inv[500010],A[500010];
    int v[500010],ss[500010];bool b[500010];
    int main(){
        n=read()-1;k=read();
        inv[0]=inv[1]=1;
        v[1]=1;v[0]=(k==0);
        for(rt i=2;i<=k;i++){
            if(!b[i])ss[++cnt]=i,v[i]=ksm(i,k);
            for(rt j=1;i*ss[j]<=k&&j<=cnt;j++){
                b[i*ss[j]]=1;v[i*ss[j]]=1ll*v[i]*v[ss[j]]%p;
                if(i%ss[j]==0)break;
            }
        }
        for(rt i=2;i<=k;i++)inv[i]=1ll*inv[p%i]*(p-p/i)%p;
        int ans=0;
        if(n<=k){
            for(rt i=0,c=1;i<=n;c=1ll*(n-i)*inv[i+1]%p,i++)
            ans+=1ll*c*v[i]%p;
            cout<<(1ll*ans*(n+1)%p*ksm(2,(ll)n*(n-1)/2%(p-1))%p+p)%p;
            return 0;
        }
        
        A[k]=1;
        for(rt i=k-1,y=-inv2,c=n-i-1;i>=0;i--,y=1ll*y*-inv2%p){
            A[i]=(1ll*A[i+1]*inv2%p+1ll*c*y%p)%p;
            c=1ll*c*(n-i)%p*inv[k-i+1]%p;
        }
    
        for(rt i=0,d=ksm(2,n),c=1;i<=k&&i<=n;c=1ll*c*(n-i)%p*inv[i+1]%p,i++,d=1ll*d*inv2%p)
        (ans+=1ll*c*v[i]%p*d%p*A[i]%p)%=p;
        cout<<(1ll*ans*(n+1)%p*ksm(2,(ll)n*(n-1)/2%(p-1))%p+p)%p;
        return 0;
    }
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/kananix/p/10479076.html
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