結果
| 問題 | No.3146 RE: Parentheses Counting |
| コンテスト | |
| ユーザー |
 ecottea
|
| 提出日時 | 2025-12-19 17:29:30 |
| 言語 | C++17 (gcc 13.3.0 + boost 1.89.0) |
| 結果 |
AC
|
| 実行時間 | 109 ms / 2,000 ms |
| コード長 | 18,818 bytes |
| 記録 | |
| コンパイル時間 | 6,885 ms |
| コンパイル使用メモリ | 316,416 KB |
| 実行使用メモリ | 7,848 KB |
| 最終ジャッジ日時 | 2025-12-19 17:29:45 |
| 合計ジャッジ時間 | 13,729 ms |
|
ジャッジサーバーID （参考情報） |
judge2 / judge1 |
（要ログイン）
| ファイルパターン | 結果 |
|---|---|
| sample | AC * 1 |
| other | AC * 43 |
ソースコード
// QCFium 法
//#pragma GCC target("avx2") // yukicoder と codechef では消す
#pragma GCC optimize("O3") // たまにバグる
#pragma GCC optimize("unroll-loops")
#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 int 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<(int)1e9+7>;
//using mint = modint; // mint::set_mod(m);
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）
int mute_dump = 0;
int frac_print = 0;
#if __has_include(<atcoder/all>)
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; }
}
#endif
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(v)
#define dump_math(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
//【部分集合の全探索（大きさ固定）】O(nCr)
/*
* 大きさ n の全体集合 Ω のうち，大きさ r の部分集合 set⊂Ω を昇順に全探索する．
*
* 制約：r > 0
*/
// verify : https://onlinejudge.u-aizu.ac.jp/courses/lesson/8/ITP2/all/ITP2_11_D
#define repbc(set, n, r) for(int set = (1 << int(r)) - 1, lb, nx; set < (1 << int(n)); lb = set & -set, nx = set + lb, set = (((set & ~nx) / lb) >> 1) | nx)
//【括弧列の正規性判定】O(n)
/*
* 文字列 s[0..n) が正規括弧列かを返す．
*/
bool valid_parenthesis_sequenceQ(const string& s) {
// verify : https://atcoder.jp/contests/arc141/tasks/arc141_c
//【方法】
// 括弧文字列 s[0..n) に対して，'(' を +1, ')' を -1 に置き換える操作を行い，
// さらに左から累積和をとったものを acc[0..n] とする．このとき，
// s が正規括弧列 ⇔ min(acc) = acc[n] = 0
int n = sz(s);
vi acc(n + 1);
rep(i, n) {
int val = 0;
if (s[i] == '(') val = 1;
if (s[i] == ')') val = -1;
if (val == 0) return false;
acc[i + 1] = acc[i] + val;
}
return *min_element(all(acc)) == 0 && acc[n] == 0;
}
//【正規括弧列 → 木】O(n)
/*
* 正規括弧列 s[0..2n) について，ネスト関係を表した 0 を根とする有向根付き木 g[0..n] を返す．
* i 番目の頂点は対応する括弧の組 s[ls[i]] = '(', s[rs[i]] = ')' に対応し，子ほどネストが深いものとする．
* ただし ls[0] = -1, rs[0] = 2n とする．
*/
Graph parenthesis_tree(const string& s, vi* ls = nullptr, vi* rs = nullptr) {
// verify : https://atcoder.jp/contests/discovery2016-final/tasks/discovery_2016_final_c
int n = sz(s) / 2;
Graph g(n + 1);
if (ls) ls->resize(n + 1);
if (rs) rs->resize(n + 1);
int id = 1;
stack<pii> stk; // ('(' の位置, 木の頂点番号)
stk.push({ -1, 0 });
if (ls) (*ls)[0] = -1;
if (rs) (*rs)[0] = 2 * n;
rep(i, 2 * n) {
if (s[i] == '(') {
stk.push({ i, id++ });
}
else {
auto [l, v] = stk.top(); stk.pop();
g[stk.top().second].push_back(v);
if (ls) (*ls)[v] = l;
if (rs) (*rs)[v] = i;
}
}
return g;
}
//【木の深さ】O(n)
/*
* 各 s∈[0..n) について，r を根とする木 g の頂点 s の深さを格納したリストを返す．
* s の深さとは，根から s までの辺の本数のことである．
*/
vi depth_of_tree(const Graph& g, int r) {
// verify : https://algo-method.com/tasks/529
int n = sz(g);
vi d(n);
function<void(int, int)> dfs = [&](int s, int p) {
repe(t, g[s]) {
if (t == p) continue;
d[t] = d[s] + 1;
dfs(t, s);
}
};
dfs(r, -1);
return d;
}
// i=n に対する愚直解を返す．
mint naive_sub(int n) {
if (n == 0) return 0;
mint res = 0;
repbc(set, 2 * n, n) {
string s;
rep(i, 2 * n) s += "()"[getb(set, i)];
if (!valid_parenthesis_sequenceQ(s)) continue;
auto g = parenthesis_tree(s);
auto dep = depth_of_tree(g, 0);
mint sc = 0;
rep(i, n + 1) if (sz(g[i]) == 0) sc += dep[i] - 1;
res += sc;
}
return res;
}
// i=[0..n) に対する愚直解を返す．
vm naive() {
int n = 14;
vm seq(n);
rep(i, n) seq[i] = naive_sub(i);
// 埋め込み用
string eb;
eb += "vm seq = {";
rep(i, n) eb += to_string(seq[i].val()) + ",";
eb.pop_back();
eb += "};\n";
cerr << eb;
return seq;
}
//【行列】
template <class T>
struct Matrix {
int n, m; // 行列のサイズ（n 行 m 列）
vector<vector<T>> v; // 行列の成分
// n×m 零行列で初期化する．
Matrix(int n, int m) : n(n), m(m), v(n, vector<T>(m)) {}
// n×n 単位行列で初期化する．
Matrix(int n) : n(n), m(n), v(n, vector<T>(n)) { rep(i, n) v[i][i] = T(1); }
// 二次元配列 a[0..n)[0..m) の要素で初期化する．
Matrix(const vector<vector<T>>& a) : n(sz(a)), m(sz(a[0])), v(a) {}
Matrix() : n(0), m(0) {}
// 代入
Matrix(const Matrix&) = default;
Matrix& operator=(const Matrix&) = default;
// アクセス
inline vector<T> const& operator[](int i) const { return v[i]; }
inline vector<T>& operator[](int i) {return v[i];}
// 入力
friend istream& operator>>(istream& is, Matrix& a) {
rep(i, a.n) rep(j, a.m) is >> a.v[i][j];
return is;
}
// 行の追加
void push_back(const vector<T>& a) {
Assert(sz(a) == m);
v.push_back(a);
n++;
}
// 行の削除
void pop_back() {
Assert(n > 0);
v.pop_back();
n--;
}
// サイズ変更
void resize(int n_) {
v.resize(n_);
n = n_;
}
void resize(int n_, int m_) {
n = n_;
m = m_;
v.resize(n);
rep(i, n) v[i].resize(m);
}
// 空か
bool empty() const { return min(n, m) == 0; }
// 比較
bool operator==(const Matrix& b) const { return n == b.n && m == b.m && v == b.v; }
bool operator!=(const Matrix& b) const { return !(*this == b); }
// 加算，減算，スカラー倍
Matrix& operator+=(const Matrix& b) {
rep(i, n) rep(j, m) v[i][j] += b[i][j];
return *this;
}
Matrix& operator-=(const Matrix& b) {
rep(i, n) rep(j, m) v[i][j] -= b[i][j];
return *this;
}
Matrix& operator*=(const T& c) {
rep(i, n) rep(j, m) v[i][j] *= c;
return *this;
}
Matrix operator+(const Matrix& b) const { return Matrix(*this) += b; }
Matrix operator-(const Matrix& b) const { return Matrix(*this) -= b; }
Matrix operator*(const T& c) const { return Matrix(*this) *= c; }
friend Matrix operator*(const T& c, const Matrix<T>& a) { return a * c; }
Matrix operator-() const { return Matrix(*this) *= T(-1); }
// 行列ベクトル積 : O(m n)
vector<T> operator*(const vector<T>& x) const {
vector<T> y(n);
rep(i, n) rep(j, m) y[i] += v[i][j] * x[j];
return y;
}
// ベクトル行列積 : O(m n)
friend vector<T> operator*(const vector<T>& x, const Matrix& a) {
vector<T> y(a.m);
rep(i, a.n) rep(j, a.m) y[j] += x[i] * a[i][j];
return y;
}
// 積：O(n^3)
Matrix operator*(const Matrix& b) const {
Matrix res(n, b.m);
rep(i, res.n) rep(k, m) rep(j, res.m) res[i][j] += v[i][k] * b[k][j];
return res;
}
Matrix& operator*=(const Matrix& b) { *this = *this * b; return *this; }
// 累乗：O(n^3 log d)
Matrix pow(ll d) const {
Matrix res(n), pow2 = *this;
while (d > 0) {
if (d & 1) res *= pow2;
pow2 *= pow2;
d >>= 1;
}
return res;
}
#ifdef _MSC_VER
friend ostream& operator<<(ostream& os, const Matrix& a) {
rep(i, a.n) {
os << "[";
rep(j, a.m) os << a[i][j] << " ]"[j == a.m - 1];
if (i < a.n - 1) os << "\n";
}
return os;
}
#endif
};
//【線形方程式】O(n m min(n, m))
template <class T>
vector<T> gauss_jordan_elimination(const Matrix<T>& A, const vector<T>& b, vector<vector<T>>* xs = nullptr) {
int n = A.n, m = A.m;
// v : 拡大係数行列 (A | b)
vector<vector<T>> v(n, vector<T>(m + 1));
rep(i, n) rep(j, m) v[i][j] = A[i][j];
rep(i, n) v[i][m] = b[i];
// pivots[i] : 第 i 行のピボットが第何列にあるか
vi pivots;
// 注目位置を v[i][j] とする．
int i = 0, j = 0;
while (i < n && j <= m) {
// 注目列の下方の行から非 0 成分を見つける．
int i2 = i;
while (i2 < n && v[i2][j] == T(0)) i2++;
// 見つからなかったら注目位置を右に移す．
if (i2 == n) { j++; continue; }
// 見つかったら第 i 行とその行を入れ替える．
if (i != i2) swap(v[i], v[i2]);
// v[i][j] をピボットに選択する．
pivots.push_back(j);
// v[i][j] が 1 になるよう第 i 行全体を v[i][j] で割る．
T vij_inv = T(1) / v[i][j];
repi(j2, j, m) v[i][j2] *= vij_inv;
// 第 i 行以外の第 j 列の成分が全て 0 になるよう第 i 行を定数倍して減じる．
rep(i2, n) {
if (v[i2][j] == T(0) || i2 == i) continue;
T mul = v[i2][j];
repi(j2, j, m) v[i2][j2] -= v[i][j2] * mul;
}
// 注目位置を右下に移す．
i++; j++;
}
// 最後に見つかったピボットの位置が第 m 列ならば解なし．
if (!pivots.empty() && pivots.back() == m) return vector<T>();
// A x = b の特殊解 x0 の構成（任意定数は全て 0 にする）
vector<T> x0(m);
int rnk = sz(pivots);
rep(i, rnk) x0[pivots[i]] = v[i][m];
// 同次形 A x = 0 の一般解 {x} の基底の構成（任意定数を 1-hot にする）
if (xs != nullptr) {
xs->clear();
int i = 0;
rep(j, m) {
if (i < rnk && j == pivots[i]) {
i++;
continue;
}
vector<T> x(m);
x[j] = T(1);
rep(i2, i) x[pivots[i2]] = -v[i2][j];
xs->emplace_back(move(x));
}
}
return x0;
}
// 変数係数線形漸化式の係数を計算し，埋め込み用のコードを出力する．
vvm embed_coefs(const vm& seq, bool ume = false) {
int n = sz(seq);
// TRM 項間の，係数多項式の次数 DEG 未満の変数係数線形漸化式
// Σt∈[0..TRM) Σd∈[0..DEG) c(t,d) (i-TRM+1+t)^d a[i-t] = 0
// を探す．
repi(TRM_DEG, 1, INF) repi(TRM, 1, TRM_DEG - 1) {
int DEG = TRM_DEG - TRM;
dump("TRM:", TRM, "DEG:", DEG);
// 行列方程式 A x = 0 を解いて一般解の基底 xs を求める．
Matrix<mint> A(n - TRM + 1, TRM * DEG);
repi(i, TRM - 1, n - 1) {
rep(t, TRM) rep(d, DEG) {
A[i - TRM + 1][t * DEG + d] = mint(i - TRM + 1 + t).pow(d) * seq[i - t];
}
}
vvm xs;
gauss_jordan_elimination(A, vm(n - TRM + 1), &xs);
// 自明解 x = 0 しか存在しない場合は失敗．
if (xs.empty()) continue;
dump("xs:"); frac_print = 1; dumpel(xs); frac_print = 0;
// 変数係数線形漸化式の係数
vvm coefs(TRM, vm(DEG));
rep(t, TRM) rep(d, DEG) coefs[t][d] = xs.back()[t * DEG + d];
// 埋め込み用の文字列を出力する．
auto to_signed_string = [](mint x) {
int v = x.val();
int mod = mint::mod();
if (v > mod / 2) v -= mod;
return to_string(v);
};
string eb;
eb += "constexpr int TRM = ";
eb += to_string(TRM);
eb += ";\n";
eb += "constexpr int DEG = ";
eb += to_string(DEG);
eb += ";\n";
eb += "mint coefs[TRM][DEG] = {\n";
rep(t, TRM) {
eb += "{";
rep(d, DEG) eb += to_signed_string(coefs[t][d]) + ",";
eb.pop_back();
eb += "},\n";
}
eb.pop_back();
eb.pop_back();
eb += "};\n";
if (ume) cout << eb; exit(0);
return coefs;
}
return vvm();
}
// 数列 seq を延長して seq[0..N] にする．
void solve(vm& seq, int N) {
// --------------- embed_coefs() からの出力を貼る ----------------
constexpr int TRM = 3;
constexpr int DEG = 3;
mint coefs[TRM][DEG] = {
{0,-124780544,-62390272},
{-124780544,-374341632,499122176},
{3,499122173,1} };
// --------------------------------------------------------------
int n = sz(seq);
seq.resize(N + 1);
// TRM 項間の，係数多項式の次数 DEG 未満の変数係数線形漸化式
// Σt∈[0..TRM) Σd∈[0..DEG) coefs[t][f] (i-TRM+1+t)^d a[i-t] = 0
// を用いて数列 a を延長する．
repi(i, n, N) {
mint dnm = 0;
mint pow_i = 1;
rep(d, DEG) {
dnm += coefs[0][d] * pow_i;
pow_i *= i - TRM + 1;
}
mint num = 0;
repi(t, 1, TRM - 1) {
mint pow_i = 1;
rep(d, DEG) {
num += coefs[t][d] * pow_i * seq[i - t];
pow_i *= i - TRM + 1 + t;
}
}
// dnm * a[i] + num = 0 を解く．分母 0 に注意！
Assert(dnm != 0);
seq[i] = -num / dnm;
}
}
// 数列 seq を延長して seq[0..N] にする．
void solve(vm& seq, int N, vvm coefs) {
int TRM = sz(coefs);
int DEG = sz(coefs[0]);
int n = sz(seq);
seq.resize(N + 1);
// TRM 項間の，係数多項式の次数 DEG 未満の変数係数線形漸化式
// Σt∈[0..TRM) Σd∈[0..DEG) coefs[t][f] (i-TRM+1+t)^d a[i-t] = 0
// を用いて数列 a を延長する．
repi(i, n, N) {
mint dnm = 0;
mint pow_i = 1;
rep(d, DEG) {
dnm += coefs[0][d] * pow_i;
pow_i *= i - TRM + 1;
}
mint num = 0;
repi(t, 1, TRM - 1) {
mint pow_i = 1;
rep(d, DEG) {
num += coefs[t][d] * pow_i * seq[i - t];
pow_i *= i - TRM + 1 + t;
}
}
// dnm * a[i] + num = 0 を解く．分母 0 に注意！
Assert(dnm != 0);
seq[i] = -num / dnm;
}
}
vm seq = { 0,0,1,6,29,130,562,2380,9949,41226,169766,695860,2842226,11576916 };
int main() {
// input_from_file("input.txt");
// output_to_file("output.txt");
//【方法】
// 愚直を書いて集めたデータをもとに変数係数線形漸化式を復元する．
//【使い方】
// 1. vm seq = naive() を実装する．
// 2. coefs = embed_coefs(seq, ume); を実行する．
// 3. 出力を solve() 内に貼る．
// 4. solve(seq, n, [coefs]) で勝手に第 n 項を求めてくれる．
// 愚直解を用意する．再計算がイヤなら埋め込む．
// auto seq = naive();
// 愚直解を渡して埋め込み用の係数列を出力する．
// auto coefs = embed_coefs(seq, 1);
// 数列 seq を seq[0..n] に延長する．
solve(seq, 500000);
//solve(seq, 200000, coefs);
int T;
cin >> T;
rep(hoge, T) {
int n;
cin >> n;
cout << (n & 1 ? 0 : seq[n / 2]) << "\n";
}
}
/*
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constexpr int TRM = 3;
constexpr int DEG = 3;
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*/