ckw的树 (tree)
一类自己很不会做的题目,还是好好写一写 (所以之前TJ都放在总结里是为了水吗)
(Description)
给定一棵包含 (n) 个节点的树,其中 (m) 个点被标记,每单位时间可以从一个点走到距离不超过 (2) 的点中(一条边长度为 (1)),可以走到自己,求从任意点开始走到标记点的期望时间对 (998244353) 取模。
( ext{Data Constraint})
(2 leq n leq 10^5),(1 leq m leq n)
(Solution)
设从点 (u) 出发走到标记点的期望时间为 (E(u))
由于一次转移走到点的距离不能超过 (2),所以 (E(u)) 可以表示成与 (u) 的爷爷、父亲、兄弟、儿子、孙子有关,形式化表达就是:
其中 ( ext{a, b, c, d, e}) 分别为我们目前并不确定的系数;(d_u) 表示与 (u) 距离不大于 (2) 的节点数;(f) 为同样不确定常数项。
注意,初始时,(a = b = c = d = e = frac{1}{d_u})(哈这里的 (a, b, c, d, e) 与 ((1)) 式有所不同),以及 (f = 1)(表示 (u) 需要一单位时间走到对应节点)
可以暴力地 (O(n^3)) 高斯消元,分数 (20 sim 40ptes)。
发现式子中 (sum{E(bro(u))}),(sum{E(son(u))}),(sum{E(gson(u))}) 很难处理,考虑能不能消掉它们。
首先可以观察到叶子节点是没有 后两项 的,那么我们现在考虑对于节点 (u),其儿子 (v_1, v_2, v_3...) 只有 (a, b, c) 项(为了方便用 (a, b, c) 表示对应的项),该如何消去其 (c) 项。
同样地可以高斯消元暴力消去,但是时间复杂度上不允许,于是让我们细致地观察式子 (雾),可以得到:
其中 (sum{E(v_i)} = sum{E(bro(v_i))})(注意 (v_i in bro(v_i))),(gfa_{v_i} = fa_u),(fa_{v_i} = u),(也就是儿子的 (E(gfa_v)) 相同,(E(fa_v)) 也相同)
则我们令 (sum{E(bro(v_i))} = sum(u)),(sum{a_{v_i}} = A),(sum{b_{v_i}} = B),那么 ((2)) 式可化为:
进一步移项可得:
将其代入 (E(v)) 中即可消去 (c) 项。
那么 (E(son(u)), E(gson(u))) 中就只包含 (a, b) 项了,我们接着思考如何消去 (E(u)) 的 (d, e) 项 ((c) 项会在 (fa_u) 处消掉 ),为了方便处理,我们使 ((1)) 式中 (E(u)) 的系数为 (k),初始 (k = 1),然后分类讨论:
- 对于 (son(u)),其 (gfa = fa_u, fa = u)。同样设 (A = sum{a_v}, B = sum{b_v}, F = sum{f_v}, v in sum(u)),那么若将 (E(son(u))) 代入 (E(u)) 中,(A) 会贡献到 (b_u) 中,(B) 会贡献到 (k) 中
- 对于 (gson(u)),其 (gfa = u, fa = son(u))。同上,设 (A = sum{a_{gson(u)}}),若将 (E(gson(u))) 代入 (E(u)) 中,(A) 会贡献到 (k) 中;但与上有区别,对于每个 (v in son(u)),设 (B'_v = sum{b_{v'}}, v' in son(v)),那么每个儿子 (v) 都会带来一个 (B'_v · E(v)) 的项,将 (E(v)) 代入再计算一遍即可。
为了方便处理,每次处理 (E(u)) 时可以同时计算出 (B'_u = sum{b_v}, v in son(u));以及为了方便以后的处理,最后要将 (k) 变为 (1)。
从下往上处理一遍便得到了所有只包含 (a, b, f) 项的 (E(u)),若以 (1) 为根,那么 (E(1)) 只有 (f) 项,也就是 (E(1)) 已经确定,所以我们只需要从上往下再做一遍,即可求出所有的 (E(u))。
注意标记点的 (E) 为 (0)
以上语言公式标点可能使用的不太严谨请见谅(明明是炒鸡不严谨好吗),虽然我觉得也只有自己会看这种东东了所以就当是对自己说的吧,逃,看不懂概不负责(包括自己,再逃)。
(Code)
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <algorithm>
using namespace std;
#define N 100000
#define mo 998244353
#define ll long long
#define fo(i, x, y) for(int i = x; i <= y; i ++)
#define fd(i, x, y) for(int i = x; i >= y; i --)
#define Fo(i, u) for(int i = head[u]; i; i = edge[i].next)
void read(int &x) {
char ch = getchar(); x = 0;
while (ch < '0' || ch > '9') ch = getchar();
while (ch >= '0' && ch <= '9') x = (x << 1) + (x << 3) + ch - 48, ch = getchar();
}
struct EDGE { int next, to; } edge[N << 1];
int head[N + 1], son[N + 1], d[N + 1], bz[N + 1];
int n, m;
struct Arr { ll a, b, c, d; } f[N + 1], g[N + 1];
int cnt_edge = 1;
void Add(int u, int v) { edge[ ++ cnt_edge ] = (EDGE) { head[u], v }, head[u] = cnt_edge; }
void Link(int u, int v) { Add(u, v), Add(v, u); }
ll Fast(ll x, int p = mo - 2) {
ll res = 1;
while (p) {
if (p & 1) (res *= x) %= mo;
(x *= x) %= mo;
p >>= 1;
}
return res;
}
void Dfs1(int u, int fa, int ff, int la) {
d[u] = son[fa] + (fa > 0) + (ff > 0);
son[u] = 0;
Fo(i, u) if (i != la) ++ son[u];
ll A = 0, B = 0, C = 1, D = 0;
int v = 0;
Fo(i, u) if (i != la) {
v = edge[i].to;
Dfs1(v, u, fa, i ^ 1);
d[u] += son[v] + 1;
(A += f[v].a) %= mo, (B += f[v].b) %= mo, (C += mo - f[v].c) %= mo, (D += f[v].d) %= mo;
}
int sd = Fast(d[u]);
f[u].a = f[u].b = f[u].c = sd, f[u].d = 1;
ll K = 1;
ll sc = Fast(C);
if (! C) sc = 0;
A = A * sc % mo, B = B * sc % mo, D = D * sc % mo;
Fo(i, u) if (i != la) {
v = edge[i].to;
(f[v].a += f[v].c * A) %= mo;
(f[v].b += f[v].c * B) %= mo;
(f[v].d += f[v].c * D) %= mo;
f[v].c = 0;
(f[u].b += f[v].a * (g[v].b + 1) % mo * sd % mo) %= mo;
(f[u].d += f[v].d * (g[v].b + 1) % mo * sd % mo) %= mo;
(K += mo - f[v].b * (g[v].b + 1) % mo * sd % mo) %= mo;
(f[u].d += g[v].d * sd % mo) %= mo;
(K += mo - g[v].a * sd % mo) %= mo;
(g[u].a += f[v].a) %= mo, (g[u].b += f[v].b) %= mo, (g[u].d += f[v].d) %= mo;
}
if (! bz[u]) {
ll sk = Fast(K);
(f[u].a *= sk) %= mo, (f[u].b *= sk) %= mo, (f[u].c *= sk) %= mo, (f[u].d *= sk) %= mo;
} else
f[u].a = f[u].b = f[u].c = f[u].d = 0;
}
ll ans[N + 1];
void Dfs2(int u, int fa, int ff, int la) {
ans[u] = ((f[u].a * ans[ff] % mo + f[u].b * ans[fa] % mo) % mo + f[u].d) % mo;
Fo(i, u) if (i != la)
Dfs2(edge[i].to, u, fa, i ^ 1);
}
int main() {
freopen("tree.in", "r", stdin);
freopen("tree.out", "w", stdout);
read(n), read(m);
int x, y;
fo(i, 2, n) read(x), read(y), Link(x, y);
fo(i, 1, m) read(x), bz[x] = 1;
son[0] = 1;
Dfs1(1, 0, 0, 0);
ll sc = Fast((1 - f[1].c + mo) % mo);
(f[1].a *= sc) %= mo, (f[1].b *= sc) %= mo, f[1].c = 0, (f[1].d *= sc) %= mo;
Dfs2(1, 0, 0, 0);
fo(i, 1, n) printf("%d
", ans[i]);
return 0;
}