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  • 分治FFT

    分治FFT

    目的

    解决这样一类式子:

    [f[n] = sum_{i = 0}^{n - 1}f[i]g[n - i] ]

    算法

    看上去跟普通卷积式子挺像的,但是由于计算(f)的每一项时都在利用它前面的项来产生贡献,所以不能一次FFT搞完。用FFT爆算复杂度(O(n^2logn)),比直接枚举复杂度还高……
    考虑优化这个算法,如果我们要计算区间([l, r])内的(f)值,如果可以快速算出区间([l, mid])内的(f)值对区间([mid + 1, r])内的(f)值产生了怎样的影响,就可以采取CDQ分治,不断递归下去算。

    考虑(x in [mid + 1, r]),([l, mid])给它的贡献是:

    [h[x] = sum_{i = l}^{mid}f[i]g[x - i] ]

    为了方便,我们将范围扩充到([1, x - 1])(假设此时(f[mid + 1] ... f[r] = 0)),因此有:

    [h[x] = sum_{i = l}^{x - 1}f[i]g[x - i] ]

    为了便于FFT计算,将枚举改成从0开始。(把表达式中的(i)改成(i + l),因为原来的(i)等于现在的(i + l))

    [h[x] = sum_{i = 0}^{x - l - 1}f[i + l]g[x - l - i] ]

    为了表示成卷积形式,我们令:

    [a[i] = f[i + l], b[i - 1] = g[i] ]

    再在原式中用(a[i], b[i])代替(f[i], g[i]).

    [h[x] = sum_{i = 0}^{x - l - 1}a[i] b[x - l - 1 - i] ]

    观察到后面刚好就是多项式乘法中某一项的系数,即

    [h[x] = (a * b)(x - l - 1) ]

    在cdq分治的过程中用FFT/NTT计算即可。

    代码

    洛谷上的模板,因为要取模,所以用的NTT

    #include<bits/stdc++.h>
    using namespace std;
    #define R register int
    #define p 998244353
    #define AC 400100
    #define LL long long
    #define ld double
    
    const int G = 3, Gi = 332748118;
    int n, lim, len;
    int f[AC], g[AC], a[AC], b[AC], rev[AC];
    
    inline int read()
    {
    	int x = 0;char c = getchar();
    	while(c > '9' || c < '0') c = getchar();
    	while(c >= '0' && c <= '9') x = x * 10 + c - '0', c = getchar();
    	return x;
    }
    
    inline void up(int &a, int b) {a += b; if(a < 0) a += p; if(a >= p) a -= p;}
    
    inline int qpow(int x, int have)
    {
    	int rnt = 1;
    	while(have)
    	{
    		if(have & 1) rnt = 1LL * rnt * x % p;
    		x = 1LL * x * x % p, have >>= 1;
    	}
    	return rnt;
    }
    
    void init(int length)//这里的length已经是2个数组加起来的长度了
    {
    	lim = 1, len = 0;
    	while(lim <= length) lim <<= 1, ++ len;
    	for(R i = 0; i < lim; i ++)
    		rev[i] = (rev[i >> 1] >> 1) | ((i & 1) << (len - 1)), a[i] = b[i] = 0;
    }
    
    void NTT(int *A, int opt)
    {
    	for(R i = 0; i < lim; i ++)
    		if(i < rev[i]) swap(A[i], A[rev[i]]);
    	for(R i = 1; i < lim; i <<= 1)
    	{
    		LL W = qpow((opt > 0) ? G : Gi, (p - 1) / (i << 1));
    		for(R r = i << 1, j = 0; j < lim; j += r)
    			for(R k = 0, w = 1; k < i; k ++, w = 1LL * w * W % p)
    			{
    				int x = A[j + k], y = 1LL * w * A[j + k + i] % p;				
    				A[j + k] = (x + y) % p, A[j + k + i] = (x - y) % p;
    			}
    	}
    	if(opt == -1)
    	{
    		int inv = qpow(lim, p - 2);
    		for(R i = 0; i < lim; i ++) A[i] = 1LL * A[i] * inv % p;
    	}
    }
    
    void pre()
    {
    	n = read(), f[0] = 1;
    	for(R i = 1; i < n; i ++) g[i] = read();
    }
    
    void cal(int *A, int *B)
    {
    	NTT(A, 1), NTT(B, 1);
    	for(R i = 0; i <= lim; i ++) A[i] = 1LL * A[i] * B[i] % p;
    	NTT(A, -1);
    }
    
    void cdq(int l, int r)
    {
    	if(l == r) return ;
    	int mid = (l + r) >> 1, length = r - l + 1;
    	cdq(l, mid);
    	init(length);
    	for(R i = l; i <= mid; i ++) a[i - l] = f[i];
    	for(R i = 1; i < length; i ++) b[i - 1] = g[i];//这里要移动是为了凑x - l - 1
    	cal(a, b);
    	for(R i = mid + 1; i <= r; i ++) up(f[i], a[i - l - 1]);
    	cdq(mid + 1, r);
    }
    
    int main()
    { 
    	freopen("in.in", "r", stdin);
    	pre();
    	cdq(0, n - 1);
    	for(R i = 0; i < n; i ++) printf("%d ", ((f[i] % p) + p) % p); 
    	printf("
    ");
    	fclose(stdin);
    	return 0;
    }
    
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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/ww3113306/p/10359556.html
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