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問題 No.2983 Christmas Color Grid (Advent Calender ver.)
コンテスト
ユーザー ecottea
提出日時 2024-12-08 15:16:11
言語 C++17
(gcc 13.3.0 + boost 1.87.0)
結果
TLE  
実行時間 -
コード長 9,973 bytes
コンパイル時間 5,223 ms
コンパイル使用メモリ 271,080 KB
最終ジャッジ日時 2025-02-26 11:35:08
ジャッジサーバーID
（参考情報） 		judge4 / judge4
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ファイルパターン 結果
sample AC * 2 TLE * 1
other -- * 64
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ソースコード

diff # 

#ifndef HIDDEN_IN_VS // 折りたたみ用

// 警告の抑制
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS

// ライブラリの読み込み
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

// 型名の短縮
using ll = long long; using ull = unsigned long long; // -2^63 ～ 2^63 = 9e18（int は -2^31 ～ 2^31 = 2e9）
using pii = pair<int, int>;	using pll = pair<ll, ll>;	using pil = pair<int, ll>;	using pli = pair<ll, int>;
using vi = vector<int>;		using vvi = vector<vi>;		using vvvi = vector<vvi>;	using vvvvi = vector<vvvi>;
using vl = vector<ll>;		using vvl = vector<vl>;		using vvvl = vector<vvl>;	using vvvvl = vector<vvvl>;
using vb = vector<bool>;	using vvb = vector<vb>;		using vvvb = vector<vvb>;
using vc = vector<char>;	using vvc = vector<vc>;		using vvvc = vector<vvc>;
using vd = vector<double>;	using vvd = vector<vd>;		using vvvd = vector<vvd>;
template <class T> using priority_queue_rev = priority_queue<T, vector<T>, greater<T>>;
using Graph = vvi;

// 定数の定義
const double PI = acos(-1);
int DX[4] = { 1, 0, -1, 0 }; // 4 近傍（下，右，上，左）
int DY[4] = { 0, 1, 0, -1 };
int INF = 1001001001; ll INFL = 4004004003094073385LL; // (int)INFL = INF, (int)(-INFL) = -INF;

// 入出力高速化
struct fast_io { fast_io() { cin.tie(nullptr); ios::sync_with_stdio(false); cout << fixed << setprecision(18); } } fastIOtmp;

// 汎用マクロの定義
#define all(a) (a).begin(), (a).end()
#define sz(x) ((int)(x).size())
#define lbpos(a, x) (int)distance((a).begin(), std::lower_bound(all(a), (x)))
#define ubpos(a, x) (int)distance((a).begin(), std::upper_bound(all(a), (x)))
#define Yes(b) {cout << ((b) ? "Yes\n" : "No\n");}
#define rep(i, n) for(int i = 0, i##_len = int(n); i < i##_len; ++i) // 0 から n-1 まで昇順
#define repi(i, s, t) for(int i = int(s), i##_end = int(t); i <= i##_end; ++i) // s から t まで昇順
#define repir(i, s, t) for(int i = int(s), i##_end = int(t); i >= i##_end; --i) // s から t まで降順
#define repe(v, a) for(const auto& v : (a)) // a の全要素（変更不可能）
#define repea(v, a) for(auto& v : (a)) // a の全要素（変更可能）
#define repb(set, d) for(int set = 0, set##_ub = 1 << int(d); set < set##_ub; ++set) // d ビット全探索（昇順）
#define repis(i, set) for(int i = lsb(set), bset##i = set; i < 32; bset##i -= 1 << i, i = lsb(bset##i)) // set の全要素（昇順）
#define repp(a) sort(all(a)); for(bool a##_perm = true; a##_perm; a##_perm = next_permutation(all(a))) // a の順列全て（昇順）
#define uniq(a) {sort(all(a)); (a).erase(unique(all(a)), (a).end());} // 重複除去
#define EXIT(a) {cout << (a) << endl; exit(0);} // 強制終了
#define inQ(x, y, u, l, d, r) ((u) <= (x) && (l) <= (y) && (x) < (d) && (y) < (r)) // 半開矩形内判定

// 汎用関数の定義
template <class T> inline ll powi(T n, int k) { ll v = 1; rep(i, k) v *= n; return v; }
template <class T> inline bool chmax(T& M, const T& x) { if (M < x) { M = x; return true; } return false; } // 最大値を更新（更新されたら true を返す）
template <class T> inline bool chmin(T& m, const T& x) { if (m > x) { m = x; return true; } return false; } // 最小値を更新（更新されたら true を返す）
template <class T> inline T getb(T set, int i) { return (set >> i) & T(1); }
template <class T> inline T smod(T n, T m) { n %= m; if (n < 0) n += m; return n; } // 非負mod

// 演算子オーバーロード
template <class T, class U> inline istream& operator>>(istream& is, pair<T, U>& p) { is >> p.first >> p.second; return is; }
template <class T> inline istream& operator>>(istream& is, vector<T>& v) { repea(x, v) is >> x; return is; }
template <class T> inline vector<T>& operator--(vector<T>& v) { repea(x, v) --x; return v; }
template <class T> inline vector<T>& operator++(vector<T>& v) { repea(x, v) ++x; return v; }

#endif // 折りたたみ用


#if __has_include(<atcoder/all>)
#include <atcoder/all>
using namespace atcoder;

#ifdef _MSC_VER
#include "localACL.hpp"
#endif

//using mint = modint998244353;
//using mint = static_modint<1000000007>;
using mint = modint; // mint::set_mod(m);

namespace atcoder {
	inline istream& operator>>(istream& is, mint& x) { ll x_; is >> x_; x = x_; return is; }
	inline ostream& operator<<(ostream& os, const mint& x) { os << x.val(); return os; }
}
using vm = vector<mint>; using vvm = vector<vm>; using vvvm = vector<vvm>; using vvvvm = vector<vvvm>; using pim = pair<int, mint>;
#endif


#ifdef _MSC_VER // 手元環境（Visual Studio）
#include "local.hpp"
#else // 提出用（gcc）
inline int popcount(int n) { return __builtin_popcount(n); }
inline int popcount(ll n) { return __builtin_popcountll(n); }
inline int lsb(int n) { return n != 0 ? __builtin_ctz(n) : 32; }
inline int lsb(ll n) { return n != 0 ? __builtin_ctzll(n) : 64; }
inline int msb(int n) { return n != 0 ? (31 - __builtin_clz(n)) : -1; }
inline int msb(ll n) { return n != 0 ? (63 - __builtin_clzll(n)) : -1; }
#define dump(...)
#define dumpel(...)
#define dump_list(v)
#define dump_mat(v)
#define input_from_file(f)
#define output_to_file(f)
#define Assert(b) { if (!(b)) { vc MLE(1<<30); EXIT(MLE.back()); } } // RE の代わりに MLE を出す
#endif


//【mint → 有理数】（実験用）
/*
* x を分母と分子の絶対値が v_max 以下の有理数表示に変換する（不可能ならそのまま）
*/
string mint_to_frac(mint x, int v_max = 31595) {
	// verify : https://www.codechef.com/problems/SUMOVERALL

	repi(dnm, 1, v_max) {
		int num = (x * dnm).val();
		if (num == 0) {
			return "0";
		}
		if (num <= v_max) {
			if (dnm == 1) return to_string(num);
			return to_string(num) + "/" + to_string(dnm);
		}
		if (mint::mod() - num <= v_max) {
			if (dnm == 1) return "-" + to_string(mint::mod() - num);
			return "-" + to_string(mint::mod() - num) + "/" + to_string(dnm);
		}
	}

	return to_string(x.val());
}


// さすがに間に合わない．ていうか思いっきり誤読してた．
void WA() {
	int h, w; ll k; int m;
	cin >> h >> w >> k >> m;

	mint::set_mod(m);

	dump(mint_to_frac(499122177));
	dump(mint_to_frac(249561091)); // 11/4
	dump(0 + 1 + 1 + 1 + (1 + 1) + 4 + 4 + 9);

	int n = h * w;

	vm pow_i(n + 1);
	repi(i, 0, n) pow_i[i] = mint(i).pow(k);

	mint res = 0;

	repb(set, n) {
		dsu d(n); mint val = 0;

		rep(i, h) rep(j, w - 1) {
			if (!getb(set, i * w + j)) continue;
			if (!getb(set, i * w + (j + 1))) continue;
			d.merge(i * w + j, i * w + (j + 1));
		}

		rep(i, h - 1) rep(j, w) {
			if (!getb(set, i * w + j)) continue;
			if (!getb(set, (i + 1) * w + j)) continue;
			d.merge(i * w + j, (i + 1) * w + j);
		}

		auto gs = d.groups();

		repe(g, gs) {
			if (sz(g) == 1 && !getb(set, g[0])) continue;
			val += pow_i[sz(g)];
		}

//		dump(set, val);

		res += val;
	}

	res /= mint(2).pow(n);

	EXIT(res);
}


//【累乗（mint 利用）】
/*
* Pow_mint(mint B, int n) : O(n)
*	底を B とし，B^0 から B^n まで計算可能として初期化する．
*
* build_neg() : O(n)
*	B^(-1) から B^(-n) も計算可能にする．
*	制約 : B は mint の法と互いに素
*
* mint [](int i) : O(1)
*	B^i を返す．
*/
class Pow_mint {
	int n;
	vm powB, powB_inv;

public:
	Pow_mint(mint B, int n) : n(max(n, 2)) {
		// verify : https://yukicoder.me/problems/no/2709

		// B の累乗を計算する．
		powB.resize(n + 1);
		powB[0] = 1;
		rep(i, n) powB[i + 1] = powB[i] * B;
	};
	Pow_mint() : n(0) {}

	// 負冪も計算できるようにする．
	void build_neg() {
		// verify : https://atcoder.jp/contests/arc116/tasks/arc116_b

		// B の逆元の累乗を計算する．
		mint invB = powB[1].inv();
		powB_inv.resize(n + 1);
		powB_inv[0] = 1;
		rep(i, n) powB_inv[i + 1] = powB_inv[i] * invB;
	}

	// B^i を返す．
	mint const& operator[](int i) const {
		// verify : https://atcoder.jp/contests/arc116/tasks/arc116_b

		Assert(abs(i) <= n);

		return i >= 0 ? powB[i] : powB_inv[-i];
	}

#ifdef _MSC_VER
	friend ostream& operator<<(ostream& os, const Pow_mint& pw) {
		os << pw.powB << endl;
		os << pw.powB_inv << endl;
		return os;
	}
#endif
};


int main() {
//	input_from_file("input.txt");
//	output_to_file("output.txt");

	int h, w; ll k; int m;
	cin >> h >> w >> k >> m;

	mint::set_mod(m);

	int n = h * w;

	vm pow_i(n + 1);
	repi(i, 0, n) pow_i[i] = mint(i).pow(k);

	vvm bin(n + 1, vm(n + 1));
	bin[0][0] = 1;
	repi(i, 1, n) repi(j, 0, i) {
		if (j > 0) bin[i][j] += bin[i - 1][j - 1];
		if (j < i) bin[i][j] += bin[i - 1][j];
	}

	vvm bin_inv(n + 1, vm(n + 1));
	repi(i, 0, n) repi(j, 0, i) {
		bin_inv[i][j] = bin[i][j].inv();
	}

	Pow_mint pow2(2, n);
	pow2.build_neg();

	vm inv(n + 1);
	repi(i, 1, n) inv[i] = mint(i).inv();

	mint res = 0;

	// ひとまず bit 全探索．もしや連結 DP 的なことしないとだめ？
	repb(set, n) {
		if (set == 0) continue;

		vvi a(h, vi(w));
		rep(i, h) rep(j, w) a[i][j] = getb(set, i * w + j);

		dsu d(n); int x0 = 0, y0 = 0;
		
		rep(i, h) rep(j, w - 1) {
			if (!a[i][j]) continue;
			x0 = i, y0 = j;
			if (!a[i][j + 1]) continue;
			d.merge(i * w + j, i * w + (j + 1));
		}
		rep(i, h - 1) rep(j, w) {
			if (!a[i][j]) continue;
			x0 = i, y0 = j;
			if (!a[i + 1][j]) continue;
			d.merge(i * w + j, (i + 1) * w + j);
		}

		int pc = popcount(set);
		if (d.size(x0 * w + y0) != pc) continue;

		rep(i, h) {
			rep(j, w - 1) {
				if (a[i][j] != 0) continue;
				if (a[i][j + 1] == 1) a[i][j] = -1;
			}
			repi(j, 1, w - 1) {
				if (a[i][j] != 0) continue;
				if (a[i][j - 1] == 1) a[i][j] = -1;
			}
		}
		rep(j, w) {
			rep(i, h - 1) {
				if (a[i][j] != 0) continue;
				if (a[i + 1][j] == 1) a[i][j] = -1;
			}
			repi(i, 1, h - 1) {
				if (a[i][j] != 0) continue;
				if (a[i - 1][j] == 1) a[i][j] = -1;
			}
		}

		int cnt = 0;
		rep(i, h) rep(j, w) cnt += a[i][j] != 0;

		repi(k, 1, n) {
			mint p0 = bin_inv[n][k] * pow2[-k];
			mint w1 = pow2[k - cnt] * bin[n][k] * inv[n - k + 1];
			res += p0 * w1 * pow_i[pc];
		}
	}

	EXIT(res);
}
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