#1169379 (C++23) No.3574 Sum of Mex

• 問題: No.3574 Sum of Mex
• ユーザー: edon8618
• 提出日時: 2026-06-19 22:41:18
• 言語: C++23 (gcc 15.2.0 + boost 1.89.0)
• 結果: AC
• 実行時間: 399 ms / 2,000 ms
• コード長: 14,516 bytes
• コンパイル時間: 4,401 ms
• コンパイル使用メモリ: 384,304 KB
• 実行使用メモリ: 54,876 KB
• 最終ジャッジ日時: 2026-06-19 22:41:24
• 合計ジャッジ時間: 5,919 ms
• ジャッジサーバーID （参考情報）: judge1_0 / judge2_1

ファイルパターン	結果
other	AC * 11

ソースコード

// #pragma GCC optimize("O3,unroll-loops")

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
#include <atcoder/all>
using namespace atcoder;



// #include <boost/multiprecision/cpp_int.hpp>
// using namespace boost::multiprecision;

#define ll long long
#define ld long double
#define rep(i, n) for (ll i = 0; i < (ll)(n); ++i)
#define vi vector<int>
#define vl vector<ll>
#define vd vector<double>
#define vb vector<bool>
#define vs vector<string>
#define vc vector<char>
#define ull unsigned long long
#define all(a) (a).begin(), (a).end()
#define rall(a) (a).rbegin(), (a).rend()

template<class T, class U>
inline bool chmax(T &a, const U &b) {
    if (a < b) {
        a = b;
        return true;
    }
    return false;
}

template<class T, class U>
inline bool chmin(T &a, const U &b) {
    if (a > b) {
        a = b;
        return true;
    }
    return false;
}


// #define ll int
// #define ll int128_t
// #define ll int256_t
// #define ll cpp_int


constexpr ll inf = (1ll << 61);
// constexpr ll inf = (1 << 30);
// const double PI=3.1415926535897932384626433832795028841971;

uint32_t xor_x = 123456789, xor_y = 362436069, xor_z = 521288629, xor_w = 88675123;
inline uint32_t xor_next() {
    uint32_t t = xor_x ^ (xor_x << 11);
    xor_x = xor_y; xor_y = xor_z; xor_z = xor_w;
    return xor_w = (xor_w ^ (xor_w >> 19)) ^ (t ^ (t >> 8));
}
inline int rnd(int max_val) { return xor_next() % max_val; }

// ll rui(ll a,ll b){
//     if(b==0)return 1;
//     if(b%2==1) return a*rui(a*a,b/2);
//     return rui(a*a,b/2);
// }

// vl fact;
// ll kai(ll n){
//     fact.resize(n,1);
//     rep(i,n-1)fact[i+1]=fact[i]*(i+1);
// }

// using mint = ld;
using mint = modint998244353;//static_modint<998244353>
// using mint = modint1000000007;//static_modint<1000000007>
// using mint = static_modint<922267487>;   // 多分落とされにくい NOT ntt-friendly
// using mint = static_modint<469762049>;   // ntt-friendly
// using mint = static_modint<167772161>;   // ntt-friendly
// using mint = modint;//mint::set_mod(mod);

// ll const mod=1000000007ll;
// ll const mod=998244353ll;
// ll modrui(ll a,ll b,ll mod){
//     a%=mod;
//     if(b==0)return 1;
//     if(b%2==1) return a*modrui(a*a%mod,b/2,mod)%mod;
//     return modrui(a*a%mod,b/2,mod)%mod;
// }

// void incr(vl &v,ll n){//　n進法
//     ll k=v.size();
//     v[k-1]++;
//     ll now=k-1;
//     while (v[now]>=n)
//     {
//         v[now]=0;
//         if(now==0)break;
//         v[now-1]++;
//         now--;
//     }
//     return;
// }

vector<mint> fact,invf;
void init_modfact(ll sz){
    fact.resize(sz);
    invf.resize(sz);
    fact[0]=1;
    rep(i,sz-1){
        fact[i+1]=fact[i]*(i+1);
    }
    invf[sz-1]=1/fact[sz-1];
    for(ll i=sz-2; i>=0; i--){
        invf[i]=invf[i+1]*(i+1);
    }
}
mint choose(ll n,ll r){
    if(n<r || r<0)return 0;
    return fact[n]*invf[r]*invf[n-r];
}

// vector<mint> modpow,invpow;
// void init_modpow(ll x,ll sz){
//     mint inv=1/mint(x);
//     modpow.assign(sz,1);
//     invpow.assign(sz,1);
//     rep(i,sz-1){
//         modpow[i+1]=modpow[i]*x;
//         invpow[i+1]=invpow[i]*inv;
//     }
// }
// long long phi(long long n) {// O(sqrt(n))
//     long long res = n;
//     for (long long i = 2; i * i <= n; i++) {
//         if (n % i == 0) {
//             res -= res / i;
//             while (n % i == 0) n /= i;
//         }
//     }
//     if (n > 1) res -= res / n;
//     return res;
// }





















// 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 pii = pair<int, int>;	using pll = pair<ll, ll>;	using pil = pair<int, ll>;	using pli = pair<ll, int>;
using vvi = vector<vi>;		using vvvi = vector<vvi>;	using vvvvi = vector<vvvi>;
using vvl = vector<vl>;		using vvvl = vector<vvl>;	using vvvvl = vector<vvvl>;
using vvb = vector<vb>;		using vvvb = vector<vvb>;
using vvc = vector<vc>;		using vvvc = vector<vvc>;
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 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; }



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

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


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; }
template <size_t N> inline int lsb(const bitset<N>& b) { return b._Find_first(); }
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


//【階乗など（法が大きな素数）】
/*
* Factorial_mint(int N) : O(n)
*	N まで計算可能として初期化する．
*
* mint fact(int n) : O(1)
*	n! を返す．
*
* mint fact_inv(int n) : O(1)
*	1/n! を返す（n が負なら 0 を返す）
*
* mint inv(int n) : O(1)
*	1/n を返す．
*
* mint perm(int n, int r) : O(1)
*	順列の数 nPr を返す．
*
* mint bin(int n, int r) : O(1)
*	二項係数 nCr を返す．
*
* mint bin_inv(int n, int r) : O(1)
*	二項係数の逆数 1/nCr を返す．
*
* mint mul(vi rs) : O(|rs|)
*	多項係数 nC[rs] を返す．（n = Σrs）
*
* mint hom(int n, int r) : O(1)
*	重複組合せの数 nHr = n+r-1Cr を返す（0H0 = 1 とする）
*
* mint neg_bin(int n, int r) : O(1)
*	負の二項係数 nCr = (-1)^r -n+r-1Cr を返す（n ≦ 0, r ≧ 0）
*/
class Factorial_mint {
	int n_max;

	// 階乗と階乗の逆数の値を保持するテーブル
	vm fac, fac_inv;

public:
	// n! までの階乗とその逆数を前計算しておく．O(n)
	Factorial_mint(int n) : n_max(n), fac(n + 1), fac_inv(n + 1) {
		// verify : https://atcoder.jp/contests/dwacon6th-prelims/tasks/dwacon6th_prelims_b

		fac[0] = 1;
		repi(i, 1, n) fac[i] = fac[i - 1] * i;

		fac_inv[n] = fac[n].inv();
		repir(i, n - 1, 0) fac_inv[i] = fac_inv[i + 1] * (i + 1);
	}
	Factorial_mint() : n_max(0) {} // ダミー

	// n! を返す．
	mint fact(int n) const {
		// verify : https://atcoder.jp/contests/dwacon6th-prelims/tasks/dwacon6th_prelims_b

		Assert(0 <= n && n <= n_max);
		return fac[n];
	}

	// 1/n! を返す（n が負なら 0 を返す）
	mint fact_inv(int n) const {
		// verify : https://atcoder.jp/contests/abc289/tasks/abc289_h

		Assert(n <= n_max);
		if (n < 0) return 0;
		return fac_inv[n];
	}

	// 1/n を返す．
	mint inv(int n) const {
		// verify : https://atcoder.jp/contests/exawizards2019/tasks/exawizards2019_d

		Assert(0 < n && n <= n_max);
		return fac[n - 1] * fac_inv[n];
	}

	// 順列の数 nPr を返す．
	mint perm(int n, int r) const {
		// verify : https://atcoder.jp/contests/abc172/tasks/abc172_e

		Assert(n <= n_max);

		if (r < 0 || n - r < 0) return 0;
		return fac[n] * fac_inv[n - r];
	}

	// 二項係数 nCr を返す．
	mint bin(int n, int r) const {
		// verify : https://judge.yosupo.jp/problem/binomial_coefficient_prime_mod

		Assert(n <= n_max);
		if (r < 0 || n - r < 0) return 0;
		return fac[n] * fac_inv[r] * fac_inv[n - r];
	}

	// 二項係数の逆数 1/nCr を返す．
	mint bin_inv(int n, int r) const {
		// verify : https://www.codechef.com/problems/RANDCOLORING

		Assert(n <= n_max);
		Assert(r >= 0 || n - r >= 0);
		return fac_inv[n] * fac[r] * fac[n - r];
	}

	// 多項係数 nC[rs] を返す．
	mint mul(const vi& rs) const {
		// verify : https://yukicoder.me/problems/no/2141

		if (*min_element(all(rs)) < 0) return 0;
		int n = accumulate(all(rs), 0);
		Assert(n <= n_max);

		mint res = fac[n];
		repe(r, rs) res *= fac_inv[r];

		return res;
	}

	// 重複組合せの数 nHr = n+r-1Cr を返す（0H0 = 1 とする）
	mint hom(int n, int r) {
		// verify : https://mojacoder.app/users/riantkb/problems/toj_ex_2

		if (n == 0) return (int)(r == 0);
		Assert(n + r - 1 <= n_max);
		if (r < 0 || n - 1 < 0) return 0;
		return fac[n + r - 1] * fac_inv[r] * fac_inv[n - 1];
	}

	// 負の二項係数 nCr を返す（n ≦ 0, r ≧ 0）
	mint neg_bin(int n, int r) {
		// verify : https://atcoder.jp/contests/abc345/tasks/abc345_g

		if (n == 0) return (int)(r == 0);
		Assert(-n + r - 1 <= n_max);
		if (r < 0 || -n - 1 < 0) return 0;
		return (r & 1 ? -1 : 1) * fac[-n + r - 1] * fac_inv[r] * fac_inv[-n - 1];
	}
};


//【集合の分割の数（ボールの区別あり，箱の区別なし，箱の中身は 1 個以上，mod 998244353）】O(n log n)
/*
* 各 j∈[0..n] について，n 点集合をちょうど j 個に分割する方法の数 s(n, k) を格納したリストを返す．
*
* 利用：【階乗など（法が大きな素数）】
*/
vm stirling_S2_allK(int n) {
	// 参考 : https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B9%E3%82%BF%E3%83%BC%E3%83%AA%E3%83%B3%E3%82%B0%E6%95%B0
	// verify : https://judge.yosupo.jp/problem/stirling_number_of_the_second_kind

	//【方法】
	// 第 2 種スターリング数の一般項は
	//		s(n, k)
	//		= (1/k!) Σm=[1..k] (-1)^(k-m) bin(k, m) m^n
	//		= Σm=[1..k] ((-1)^(k-m) / (k-m)!) (m^n / m!)
	// と書け，これは畳込みの形である．

	vm f(n + 1), g(n + 1);
	Factorial_mint fm(n);

	repi(i, 0, n) {
		f[i] = (i & 1 ? -1 : 1) * fm.fact_inv(i);
		g[i] = mint(i).pow(n) * fm.fact_inv(i);
	}

	vm s = convolution(f, g);
	s.resize(n + 1);

	return s;
}


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

// 	int n;
// 	cin >> n;

// 	vm s2 = stirling_S2_allK(n);

// 	repi(i, 0, n) cout << s2[i] << " \n"[i == n];
// }






ll n;
// mint c(ll x){
//     mint ret=0;
//     for(ll i=x;i>=1;i--){
//         ret+=choose(x,i)*mint(i).pow(n)*((x+i)%2==0 ? 1:-1);
//     }
//     ret*=choose(n,x);
//     return ret;
// }

// mint f(ll x,ll y){
//     mint ret=0;
//     for(ll i=0;i<=y+1;i++){
//         ret+=choose(y+1,i)*mint(n-i).pow(x)*mint(-1).pow(i);
//     }
//     return ret;
// }


void solve(){
    cin >> n;
    init_modfact(2000000);

    vm s2 = stirling_S2_allK(n);
    // rep(i,s2.size())cout << s2[i].val() << " \n"[i==s2.size()-1];

    mint ans=0;
    for(ll x=1;x<=n;x++){
        // printf("c(%lld)/choose(n,%lld) = %d\n",x,x,(c(x)/choose(n,x)/fact[x]).val());
        mint fsum=0;
        // for(ll y=0;y<=x-1;y++){
        //     fsum+=f(x,y);
        //     ans+=f(x,y)*c(x)*mint(n).pow(n-x);
        // }
        fsum=mint(n+1).pow(x)-mint(n).pow(x);
        ans+=fsum*s2[x]*fact[x]*choose(n,x)*mint(n).pow(n-x);
        

        // printf("fcsum(%lld) = %d\n",x,(c(x)*fsum).val());
    }
    cout << ans.val() << endl;
}

int main(){
    // ios::sync_with_stdio(false);
    // std::cin.tie(nullptr);


    // ll mx=450;
    // vc fl(mx+1,0);
    // for(ll d=2;d<=mx;d++){
    //     if(fl[d])continue;
    //     ll x=d;
    //     ps.push_back(x);
    //     while(x<=mx){
    //         fl[x]=1;
    //         x+=d;
    //     }
    // }
    
    ll t = 1;
    // cin >> t;
    while (t--){
        solve();
    }
}