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  • 【XSY2730】Ball 多项式exp 多项式ln 多项式开根 常系数线性递推 DP

    题目大意

      一行有(n)个球,现在将这些球分成(k) 组,每组可以有一个球或相邻两个球。一个球只能在至多一个组中(可以不在任何组中)。求对于(1leq kleq m)的所有(k)分别有多少种分组方法。

      答案对(998244353)取模。

      (nleq {10}^9,m<2^{19})

    题解

      因为(k>n)的项都是(0),所以我们钦定(mleq n)

      考虑DP。

      记(f_{i,j})为前(i)个球分为(j)组的方案数。

    [f_{i,j}=f_{i-1,j}+f_{i-1,j-1}+f_{i-2,j-1} ]

      直接做是(O(nm))的。

      如果把(f_i)看成一个多项式,即

    [F_i(x)=sum_{jgeq 0}f_{i,j}x^j ]

      那么转移就变成了

    [F_i(x)=(1+x)F_{i-1}(x)+xF_{i-2}(x) ]

      这是一个常系数齐次线性递推,用FFT优化可以做到(O(mlog mlog n))

      考虑怎么求一个常系数齐次线性递推关系的通项公式。

      先求出这个转移矩阵的特征多项式:

    [lambda^2-(1+x)lambda-x ]

      特征值为

    [egin{align} lambda_1&=frac{1+x+sqrt{x^2+6x+1}}{2}\ lambda_2&=frac{1+x-sqrt{x^2+6x+1}}{2} end{align} ]

      我们钦定(F_{-1}(x)=0),设

    [F_i(x)=c_1{lambda_1}^{i+1}+c_2{lambda_2}^{i+1} ]

      带入(F_{-1}(x),F_0(x))

    [egin{cases} c_1&+c2&=0\ c_2lambda_1&+c_2lambda_2&=1 end{cases} ]

      解得

    [egin{cases} c_1&=frac{1}{lambda_1-lambda_2}\ c_2&=frac{1}{lambda_2-lambda_1} end{cases} ]

      于是

    [F_i(x)=frac{{lambda_1}^{i+1}-{lambda_2}^{i+1}}{lambda_1-lambda_2} ]

      直接用多项式开根求出(lambda_1,lambda_2),然后用多项式(ln exp)求出(F_n(x))

      时间复杂度:(O(mlog m))

      小优化:因为([x^0]lambda_2=0),所以(lambda_2)的前(n+1)项都是(0)。因为(mleq n),所以

    [{lambda_2}^{n+1}equiv 0 pmod {x^{m+1}} ]

      所以我们不用计算({lambda_2}^{n+1})了。

    代码

    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<algorithm>
    using namespace std;
    typedef long long ll;
    const int maxn=300000;
    const ll p=998244353;
    const ll g=3;
    const ll inv2=(p+1)/2;
    ll fp(ll a,ll b)
    {
    	ll s=1;
    	for(;b;b>>=1,a=a*a%p)
    		if(b&1)
    			s=s*a%p;
    	return s;
    }
    int rev[maxn];
    ll w1[maxn];
    ll w2[maxn];
    void ntt(ll *a,int n,int t)
    {
    	int i,j,k;
    	ll u,v,w,wn;
    	for(i=1;i<n;i++)
    	{
    		rev[i]=(rev[i>>1]>>1)|(i&1?n>>1:0);
    		if(rev[i]>i)
    			swap(a[i],a[rev[i]]);
    	}
    	for(i=2;i<=n;i<<=1)
    	{
    		wn=(t==1?w1[i]:w2[i]);
    		for(j=0;j<n;j+=i)
    		{
    			w=1;
    			for(k=j;k<j+i/2;k++)
    			{
    				u=a[k];
    				v=a[k+i/2]*w%p;
    				a[k]=(u+v)%p;
    				a[k+i/2]=(u-v)%p;
    				w=w*wn%p;
    			}
    		}
    	}
    	if(t==-1)
    	{
    		ll inv=fp(n,p-2);
    		for(i=0;i<n;i++)
    			a[i]=a[i]*inv%p;
    	}
    }
    void getinv(ll *a,ll *b,int n)
    {
    	if(n==1)
    	{
    		b[0]=fp(a[0],p-2);
    		return;
    	}
    	getinv(a,b,n>>1);
    	static ll a1[maxn],a2[maxn];
    	int i;
    	for(i=0;i<n;i++)
    		a1[i]=a[i];
    	for(;i<n<<1;i++)
    		a1[i]=0;
    	for(i=0;i<n>>1;i++)
    		a2[i]=b[i];
    	for(;i<n<<1;i++)
    		a2[i]=0;
    	ntt(a1,n<<1,1);
    	ntt(a2,n<<1,1);
    	for(i=0;i<n<<1;i++)
    		a1[i]=a2[i]*((2-a1[i]*a2[i])%p)%p;
    	ntt(a1,n<<1,-1);
    	for(i=0;i<n;i++)
    		b[i]=a1[i];
    }
    void getsqrt(ll *a,ll *b,int n)
    {
    	if(n==1)
    	{
    		b[0]=1;
    		return;
    	}
    	getsqrt(a,b,n>>1);
    	static ll a1[maxn],a2[maxn],a3[maxn];
    	int i;
    	for(i=0;i<n>>1;i++)
    		a1[i]=b[i];
    	for(;i<n<<1;i++)
    		a1[i]=0;
    	for(i=0;i<n;i++)
    		a2[i]=a[i];
    	for(;i<n<<1;i++)
    		a2[i]=0;
    	getinv(a1,a3,n);
    	ntt(a2,n<<1,1);
    	ntt(a3,n<<1,1);
    	for(i=0;i<n<<1;i++)
    		a2[i]=a2[i]*a3[i]%p;
    	ntt(a2,n<<1,-1);
    	for(i=0;i<n;i++)
    		b[i]=(a1[i]+a2[i])%p*inv2%p;
    }
    void getln(ll *a,ll *b,int n)
    {
    	static ll inv[maxn],a1[maxn],a2[maxn];
    	int i;
    	inv[0]=inv[1]=1;
    	for(i=2;i<n;i++)
    		inv[i]=-p/i*inv[p%i]%p;
    	for(i=1;i<n;i++)
    		a1[i-1]=a[i]*i%p;
    	a1[n-1]=0;
    	getinv(a,a2,n);
    	for(i=n;i<n<<1;i++)
    		a1[i]=a2[i]=0;
    	ntt(a1,n<<1,1);
    	ntt(a2,n<<1,1);
    	for(i=0;i<n<<1;i++)
    		a1[i]=a1[i]*a2[i]%p;
    	ntt(a1,n<<1,-1);
    	for(i=1;i<n;i++)
    		b[i]=a1[i-1]*inv[i]%p;
    	b[0]=0;
    }
    void getexp(ll *a,ll *b,int n)
    {
    	if(n==1)
    	{
    		b[0]=1;
    		return;
    	}
    	getexp(a,b,n>>1);
    	int i;
    	for(i=n>>1;i<n;i++)
    		b[i]=0;
    	static ll a1[maxn],a2[maxn],a3[maxn];
    	getln(b,a1,n);
    	for(i=0;i<n>>1;i++)
    	{
    		a2[i]=b[i];
    		a3[i]=a[i+(n>>1)]-a1[i+(n>>1)];
    	}
    	for(;i<n;i++)
    		a2[i]=a3[i]=0;
    	ntt(a2,n,1);
    	ntt(a3,n,1);
    	for(i=0;i<n;i++)
    		a2[i]=a2[i]*a3[i]%p;
    	ntt(a2,n,-1);
    	for(i=0;i<n>>1;i++)
    		b[i+(n>>1)]=a2[i];
    }
    ll a[maxn];
    ll b[maxn];
    ll c[maxn];
    ll d[maxn];
    ll e[maxn];
    int n,m;
    int k;
    void solve()
    {
    	k=1;
    	while(k<=m)
    		k<<=1;
    	int i;
    	for(i=2;i<=k<<1;i++)
    	{
    		w1[i]=fp(g,(p-1)/i);
    		w2[i]=fp(w1[i],p-2);
    	}
    	d[0]=1;
    	d[1]=6;
    	d[2]=1;
    	getsqrt(d,c,k);
    	for(i=0;i<k;i++)
    		a[i]=c[i];
    	a[0]++;
    	a[1]++;
    	for(i=0;i<k;i++)
    		a[i]=a[i]*inv2%p;
    	getinv(c,b,k);
    	getln(a,e,k);
    	for(i=0;i<k;i++)
    		e[i]=e[i]*(n+1)%p;
    	getexp(e,a,k);
    	for(i=k;i<k<<1;i++)
    		a[i]=b[i]=0;
    	ntt(a,k<<1,1);
    	ntt(b,k<<1,1);
    	for(i=0;i<k<<1;i++)
    		a[i]=a[i]*b[i]%p;
    	ntt(a,k<<1,-1);
    	for(i=1;i<=m;i++)
    	{
    		a[i]=(a[i]+p)%p;
    		printf("%lld ",a[i]);
    	}
    }
    int main()
    {
    #ifndef ONLINE_JUDGE
    	freopen("b.in","r",stdin);
    	freopen("b.out","w",stdout);
    #endif
    	int x=0;
    	scanf("%d%d",&n,&m);
    	if(m>n)
    	{
    		x=m-n;
    		m=n;
    	}
    	solve();
    	while(x--)
    		printf("0 ");
    	return 0;
    }
    
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