#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 using namespace std; // 型名の短縮 using ll = long long; // -2^63 ~ 2^63 = 9 * 10^18(int は -2^31 ~ 2^31 = 2 * 10^9) using pii = pair; using pll = pair; using pil = pair; using pli = pair; using vi = vector; using vvi = vector; using vvvi = vector; using vl = vector; using vvl = vector; using vvvl = vector; using vb = vector; using vvb = vector; using vvvb = vector; using vc = vector; using vvc = vector; using vvvc = vector; using vd = vector; using vvd = vector; using vvvd = vector; template using priority_queue_rev = priority_queue, greater>; using Graph = vvi; // 定数の定義 const double PI = acos(-1); const vi dx4 = { 1, 0, -1, 0 }; // 4 近傍(下,右,上,左) const vi dy4 = { 0, 1, 0, -1 }; const vi dx8 = { 1, 1, 0, -1, -1, -1, 0, 1 }; // 8 近傍 const vi dy8 = { 0, 1, 1, 1, 0, -1, -1, -1 }; const int INF = 1001001001; const ll INFL = 4004004004004004004LL; const double EPS = 1e-12; // 許容誤差に応じて調整 // 入出力高速化 struct fast_io { fast_io() { cin.tie(nullptr); ios::sync_with_stdio(false); cout << fixed << setprecision(15); } } fastIOtmp; // 汎用マクロの定義 #define all(a) (a).begin(), (a).end() #define sz(x) ((int)(x).size()) #define distance (int)distance #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 < (1 << int(d)); ++set) // d ビット全探索(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 smod(n, m) ((((n) % (m)) + (m)) % (m)) // 非負mod #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 // 汎用関数の定義 template inline ll pow(T n, int k) { ll v = 1; rep(i, k) v *= n; return v; } template 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 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) // 演算子オーバーロード template inline istream& operator>>(istream& is, pair& p) { is >> p.first >> p.second; return is; } template inline istream& operator>>(istream& is, vector& v) { repea(x, v) is >> x; return is; } template inline vector& operator--(vector& v) { repea(x, v) --x; return v; } template inline vector& operator++(vector& v) { repea(x, v) ++x; return v; } // 手元環境(Visual Studio) #ifdef _MSC_VER #define popcount (int)__popcnt // 全ビット中の 1 の個数 #define popcountll (int)__popcnt64 inline int lsb(unsigned int n) { unsigned long i; _BitScanForward(&i, n); return i; } // 最下位ビットの位置(0-indexed) inline int lsbll(unsigned long long n) { unsigned long i; _BitScanForward64(&i, n); return i; } inline int msb(unsigned int n) { unsigned long i; _BitScanReverse(&i, n); return i; } // 最上位ビットの位置(0-indexed) inline int msbll(unsigned long long n) { unsigned long i; _BitScanReverse64(&i, n); return i; } template T gcd(T a, T b) { return b ? gcd(b, a % b) : a; } // 提出用(gcc) #else #define popcount (int)__builtin_popcount #define popcountll (int)__builtin_popcountll #define lsb __builtin_ctz #define lsbll __builtin_ctzll #define msb(n) (31 - __builtin_clz(n)) #define msbll(n) (63 - __builtin_clzll(n)) #define gcd __gcd #endif // デバッグ用 #ifdef _MSC_VER #include "debug.hpp" #else #define dump(...) #define dumpel(v) #define input_from_file(f) #define output_to_file(f) #endif #endif // 折りたたみ用 //--------------AtCoder 専用-------------- #include using namespace atcoder; //using mint = modint1000000007; using mint = modint998244353; //using mint = modint; // mint::set_mod(m); istream& operator>>(istream& is, mint& x) { ll x_; is >> x_; x = x_; return is; } ostream& operator<<(ostream& os, const mint& x) { os << x.val(); return os; } using vm = vector; using vvm = vector; using vvvm = vector; //---------------------------------------- //【形式的冪級数(mint)】 /* * mod 998244353 以外だと積などが遅くなる(O(n^2))ので注意. * * MFPS() : O(1) * 零多項式 f = 0 で初期化する. * * MFPS(c0) : O(1) * 定数多項式 f = c0 で初期化する. * * MFPS(c0, n) : O(n) * n 次未満の項をもつ定数多項式 f = c0 で初期化する. * * MFPS(c) : O(n) * f(x) = c[0] + c[1] x + ... + c[n - 1] x^(n-1) で初期化する. * * c + f, f + c : O(1) f + g : O(n) * f - c : O(1) c - f, f - g, -f : O(n) * c * f, f * c : O(n) f * g : O(n log n) f * g_sp : O(n k)(k : g の項数) * f / c : O(n) f / g : O(n log n) f / g_sp : O(n k)(k : g の項数) * 形式的冪級数としての和,差,積,商の結果を返す. * g_sp はスパース多項式であり,{次数, 係数} の次数昇順の組の vector で表す. * 制約 : 商では g(0) != 0 * * f.inv(d) : O(n log n) * 1 / f mod x^d を返す. * 制約 : f(0) != 0 * * f.quotient(g) : O(n log n) * f.reminder(g) : O(n log n) * f.quotient_remainder(g) : O(n log n) * 多項式としての f を g で割った商,余り,商と余りの組を返す. * * f.pow(k, d) : O(n log n) * f(x)^k mod x^d を返す. * * f.deg(), f.size() : O(1) * 多項式 f の次数[項数]を返す. * * MFPS::monomial(d) : O(d) * 単項式 x^d を返す. * * f.assign(c) : O(n) * 多項式 f の不定元 x に c を代入した値を返す. * * f.resize(d) : O(1) * mod x^d をとる. * * f.resize() : O(n) * 不要な高次の項を削る. * * f >> d, f << d : O(n) * 係数列を d だけ右[左]シフトした多項式を返す. * (右シフトは x^d の乗算,左シフトは x^d で割った商と等価) * * power_mod(f, d, g) : O(m log m log d) (m = deg g) * f(x)^d mod g(x) を返す. * * derivative(f) : O(n) * f'(x) を返す. * * integral(f) : O(n) * ∫ f(x) dx を返す.(定数項は 0 とする) * * log(f, d) : O(n log n) * log f(x) mod x^d を返す. * 制約 : f(0) = 1 * * exp(f, d) : O(n log n) * exp f(x) mod x^d を返す. * 制約 : f(0) = 0; */ struct MFPS { using SMFPS = vector>; int n; // 係数の個数(次数 + 1) vm c; // 係数列 // コンストラクタ(0,定数,係数列で初期化) MFPS() : n(0) {} MFPS(const mint& c0) : n(1), c({ c0 }) {} MFPS(const int& c0) : n(1), c({ mint(c0) }) {} MFPS(const mint& c0, int d) : n(d), c(n) { c[0] = c0; } MFPS(const int& c0, int d) : n(d), c(n) { c[0] = c0; } MFPS(const vm& c_) : n(sz(c_)), c(c_) {} MFPS(const vi& c_) : n(sz(c_)), c(n) { rep(i, n) c[i] = c_[i]; } // 代入 MFPS(const MFPS& f) = default; MFPS& operator=(const MFPS& f) = default; MFPS& operator=(const mint& c0) { n = 1; c = { c0 }; return *this; } // 比較 bool operator==(const MFPS& g) const { return c == g.c; } bool operator!=(const MFPS& g) const { return c != g.c; } // アクセス mint const& operator[](int i) const { return c[i]; } mint& operator[](int i) { return c[i]; } mint at(int i) const { return i < n ? c[i] : 0; } // 次数 int deg() const { return n - 1; } int size() const { return n; } // 加算 MFPS& operator+=(const MFPS& g) { if (n >= g.n) rep(i, g.n) c[i] += g.c[i]; else { rep(i, n) c[i] += g.c[i]; repi(i, n, g.n - 1) c.push_back(g.c[i]); n = g.n; } return *this; } MFPS operator+(const MFPS& g) const { return MFPS(*this) += g; } // 定数加算 MFPS& operator+=(const mint& sc) { if (n == 0) { n = 1; c = { sc }; } else { c[0] += sc; } return *this; } MFPS operator+(const mint& sc) const { return MFPS(*this) += sc; } friend MFPS operator+(const mint& sc, const MFPS& f) { return f + sc; } MFPS& operator+=(const int& sc) { *this += mint(sc); return *this; } MFPS operator+(const int& sc) const { return MFPS(*this) += sc; } friend MFPS operator+(const int& sc, const MFPS& f) { return f + sc; } // 減算 MFPS& operator-=(const MFPS& g) { if (n >= g.n) rep(i, g.n) c[i] -= g.c[i]; else { rep(i, n) c[i] -= g.c[i]; repi(i, n, g.n - 1) c.push_back(-g.c[i]); n = g.n; } return *this; } MFPS operator-(const MFPS& g) const { return MFPS(*this) -= g; } // 定数減算 MFPS& operator-=(const mint& sc) { *this += -sc; return *this; } MFPS operator-(const mint& sc) const { return MFPS(*this) -= sc; } friend MFPS operator-(const mint& sc, const MFPS& f) { return -(f - sc); } MFPS& operator-=(const int& sc) { *this += -sc; return *this; } MFPS operator-(const int& sc) const { return MFPS(*this) -= sc; } friend MFPS operator-(const int& sc, const MFPS& f) { return -(f - sc); } // 加法逆元 MFPS operator-() const { return MFPS(*this) *= -1; } // 定数倍 MFPS& operator*=(const mint& sc) { rep(i, n) c[i] *= sc; return *this; } MFPS operator*(const mint& sc) const { return MFPS(*this) *= sc; } friend MFPS operator*(const mint& sc, const MFPS& f) { return f * sc; } MFPS& operator*=(const int& sc) { *this *= mint(sc); return *this; } MFPS operator*(const int& sc) const { return MFPS(*this) *= sc; } friend MFPS operator*(const int& sc, const MFPS& f) { return f * sc; } // 右からの定数除算 MFPS& operator/=(const mint& sc) { *this *= sc.inv(); return *this; } MFPS operator/(const mint& sc) const { return MFPS(*this) /= sc; } MFPS& operator/=(const int& sc) { *this /= mint(sc); return *this; } MFPS operator/(const int& sc) const { return MFPS(*this) /= sc; } // 積 MFPS& operator*=(const MFPS& g) { c = convolution(c, g.c); n = sz(c); return *this; // mod 998244353 用 // return mul_other(g); } MFPS& mul_other(const MFPS& g) { int m = g.deg(); if (m == -1) return *this = MFPS(); resize(n + m); // 後ろからインライン配る DP repir(i, n - 1, 0) { // 上位項に係数倍して配っていく. repi(j, 1, m) { if (i + j >= n) break; c[i + j] += c[i] * g[j]; } // 定数項は最後に配るか消去しないといけない. c[i] *= g[0]; } return *this; } MFPS operator*(const MFPS& g) const { return MFPS(*this) *= g; } // 除算 MFPS inv(int d) const { // 参考:https://nyaannyaan.github.io/library/fps/formal-power-series.hpp // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/inv_of_formal_power_series //【方法】 // 1 / f mod x^d を求めることは, // f g = 1 (mod x^d) // なる g を求めることである. // この d の部分を 1, 2, 4, ..., 2^i と倍々にして求めていく. // // d = 1 のときについては // g = 1 / f[0] (mod x^1) // である. // // 次に, // g = h (mod x^k) // が求まっているとして // g mod x^(2 k) // を求める.最初の式を変形していくことで // g - h = 0 (mod x^k) // ⇒ (g - h)^2 = 0 (mod x^(2 k)) // ⇔ g^2 - 2 g h + h^2 = 0 (mod x^(2 k)) // ⇒ f g^2 - 2 f g h + f h^2 = 0 (mod x^(2 k)) // ⇔ g - 2 h + f h^2 = 0 (mod x^(2 k))  (f g = 1 (mod x^d) より) // ⇔ g = (2 - f h) h (mod x^(2 k)) // を得る. // // この手順を d <= 2^i となる i まで繰り返し,d 次以上の項を削除すればよい. MFPS g(c[0].inv()); for (int k = 1; k < d; k *= 2) { g = (2 - *this * g) * g; g.resize(2 * k); } return g.resize(d); } MFPS& operator/=(const MFPS& g) { return *this *= g.inv(n); } MFPS operator/(const MFPS& g) const { return MFPS(*this) /= g; } // 余り付き除算 MFPS quotient(const MFPS& g) const { // 参考 : https://nyaannyaan.github.io/library/fps/formal-power-series.hpp //【方法】 // f(x) = g(x) q(x) + r(x) となる q(x) を求める. // f の次数は n - 1, g の次数は m - 1 とする.(n >= m) // 従って q の次数は n - m,r の次数は m - 2 となる. // // f^R で f の係数列を逆順にした多項式を表す.すなわち // f^R(x) := f(1/x) x^(n-1) // である.他の多項式も同様とする. // // 最初の式で x → 1/x と置き換えると, // f(1/x) = g(1/x) q(1/x) + r(1/x) // ⇔ f(1/x) x^(n-1) = g(1/x) q(1/x) x^(n-1) + r(1/x) x^(n-1) // ⇔ f(1/x) x^(n-1) = g(1/x) x^(m-1) q(1/x) x^(n-m) + r(1/x) x^(m-2) x^(n-m+1) // ⇔ f^R(x) = g^R(x) q^R(x) + r^R(x) x^(n-m+1) // ⇒ f^R(x) = g^R(x) q^R(x) (mod x^(n-m+1)) // ⇒ q^R(x) = f^R(x) / g^R(x) (mod x^(n-m+1)) // を得る. // // これで q を mod x^(n-m+1) で正しく求めることができることになるが, // q の次数は n - m であったから,q 自身を正しく求めることができた. if (n < g.n) return MFPS(); return ((this->rev() / g.rev()).resize(n - g.n + 1)).rev(); } MFPS reminder(const MFPS& g) const { return (*this - this->quotient(g) * g).resize(g.n - 1); } pair quotient_remainder(const MFPS& g) const { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/division_of_polynomials pair res; res.first = this->quotient(g); res.second = (*this - res.first * g).resize(g.n - 1); return res; } // スパース積 MFPS& operator*=(const SMFPS& g) { // g の定数項だけ例外処理 auto it0 = g.begin(); mint g0 = 0; if (it0->first == 0) { g0 = it0->second; it0++; } // 後ろからインライン配る DP repir(i, n - 1, 0) { // 上位項に係数倍して配っていく. for (auto it = it0; it != g.end(); it++) { int j; mint gj; tie(j, gj) = *it; if (i + j >= n) break; c[i + j] += c[i] * gj; } // 定数項は最後に配るか消去しないといけない. c[i] *= g0; } return *this; } MFPS operator*(const SMFPS& g) const { return MFPS(*this) *= g; } // スパース商 MFPS& operator/=(const SMFPS& g) { // g の定数項だけ例外処理 auto it0 = g.begin(); assert(it0->first == 0 && it0->second != 0); mint g0_inv = it0->second.inv(); it0++; // 前からインライン配る DP(後ろに累積効果あり) rep(i, n) { // 定数項は最初に配らないといけない. c[i] *= g0_inv; // 上位項に係数倍して配っていく. for (auto it = it0; it != g.end(); it++) { int j; mint gj; tie(j, gj) = *it; if (i + j >= n) break; c[i + j] -= c[i] * gj; } } return *this; } MFPS operator/(const SMFPS& g) const { return MFPS(*this) /= g; } // 係数反転 MFPS rev() const { MFPS h = *this; reverse(all(h.c)); return h; } // 単項式 static MFPS monomial(int d) { MFPS mono(0, d + 1); mono[d] = 1; return mono; } // 不要な高次項の除去 MFPS& resize() { // 最高次の係数が非 0 になるまで削る. while (n > 0 && c[n - 1] == 0) { c.pop_back(); n--; } return *this; } // 高次項の除去 MFPS& resize(int d) { // x^d 以上の項を除去する. n = d; c.resize(d); return *this; } // 不定元への代入 mint assign(const mint& x) const { mint val = 0; repir(i, n - 1, 0) val = val * x + c[i]; return val; } // 係数のシフト MFPS& operator>>=(int d) { n += d; c.insert(c.begin(), d, 0); return *this; } MFPS& operator<<=(int d) { n -= d; if (n <= 0) { c.clear(); n = 0; } else c.erase(c.begin(), c.begin() + d); return *this; } MFPS operator>>(int d) const { return MFPS(*this) >>= d; } MFPS operator<<(int d) const { return MFPS(*this) <<= d; } // 累乗の剰余 friend MFPS power_mod(const MFPS& f, ll d, const MFPS& g) { MFPS res(1), pow2(f); while (d > 0) { if (d & 1LL) res = (res * pow2).reminder(g); pow2 = (pow2 * pow2).reminder(g); d /= 2; } return res; } // 微分 friend MFPS derivative(const MFPS& f) { MFPS res; repi(i, 1, f.n - 1) res.c.push_back(f[i] * i); res.n = sz(res.c); return res; } // 不定積分 friend MFPS integral(const MFPS& f) { MFPS res(0); repi(i, 0, f.n - 1) res.c.push_back(f[i] / (i + 1)); res.n = sz(res.c); return res; } // 対数関数 friend MFPS log(const MFPS& f, int d) { // 参考 : https://qiita.com/hotman78/items/f0e6d2265badd84d429a // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/log_of_formal_power_series return integral((derivative(f) * f.inv(d - 1)).resize(d - 1)); } // 指数関数 friend MFPS exp(const MFPS& f, int d) { // 参考 : https://qiita.com/hotman78/items/f0e6d2265badd84d429a // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/exp_of_formal_power_series //【方法】 // g(x) = exp(f(x)) とおき,方程式 // log g(x) = f(x) // に対してニュートン法を用いる. // // f(0) = 0 なので,mod x^1 では // log(1) ≡ f(x) mod x^1 // が成り立つ. // // mod x^k で // log h(x) ≡ f(x) mod x^k // が成り立っていると仮定すると,ニュートン法より // g = h - (log h - f) / (log h)' // ⇔ g = h (f + 1 - log h) // と置くと // log g(x) ≡ f(x) mod x^(2 k) // が成り立つ. // // これを繰り返せば所望の g が求まる. // ニュートン法で log g = f なる g を見つける. MFPS g(1); for (int k = 1; k < d; k *= 2) { g = g * (f + 1 - log(g, 2 * k)); g.resize(2 * k); } g.resize(d); return g; } // 累乗 MFPS pow(ll k, int d) const { // 参考 : https://qiita.com/hotman78/items/f0e6d2265badd84d429a // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/pow_of_formal_power_series // 最低次の項を見つける. int i0 = 0; while (i0 < n && c[i0] == 0) i0++; // f = 0 なら f^k = 0 である. if (i0 == n) return MFPS(0, d); // 最低次の項の係数を記録する. mint c0 = c[i0]; // 定数項が 1 になるようシフトかつ定数除算した多項式を得る. MFPS fs = (*this << i0) / c0; ll ds = d - k * i0; // 最終的に k * i0 次以上の項しか残らないことに注意し,0 になるケースを処理する. if (ds <= 0) return MFPS(0, d); // f^k = exp(k log f(x)) を用いて f^k を計算する. MFPS gs = exp(mint(k) * log(fs, (int)ds), (int)ds); // シフトと定数除算した分を元に戻す. MFPS g = (gs * c0.pow(k)) >> ((int)k * i0); return g; } #ifdef _MSC_VER friend ostream& operator<<(ostream& os, const MFPS& f) { if (f.n == 0) os << 0; else { rep(i, f.n) { os << f[i].val() << "x^" << i; if (i < f.n - 1) os << " + "; } } return os; } #endif }; //【行列】 /* * 行列を表す構造体 * * Matrix(m, n) : O(m n) * m * n 零行列で初期化する. * * Matrix(n) : O(n^2) * n * n 単位行列で初期化する. * * Matrix(a) : O(m n) * 配列 a の要素で初期化する. * * A + B : O(m n) * m * n 行列 A, B の和を返す.+= も使用可. * * A - B : O(m n) * m * n 行列 A, B の差を返す.-= も使用可. * * c * A / A * c : O(m n) * m * n 行列 A とスカラー c のスカラー積を返す.*= も使用可. * * A * x : O(m n) * m * n 行列 A と n 次元列ベクトル x の積を返す. * * x * A : O(m n) * m 次元行ベクトル x と m * n 行列 A の積を返す. * * A * B : O(l m n) * l * m 行列 A と m * n 行列 B の積を返す. * * pow(d) : O(n^3 log d) * 自身を d 乗した行列を返す. */ template struct Matrix { int m, n; // 行列のサイズ(m 行 n 列) vector> v; // 行列の成分 // コンストラクタ(初期化なし,零行列,単位行列,二次元配列) Matrix() : m(0), n(0) {} Matrix(const int& m_, const int& n_) : m(m_), n(n_), v(m_, vector(n_)) {} Matrix(const int& n_) : m(n_), n(n_), v(n_, vector(n_)) { rep(i, n) v[i][i] = 1; } Matrix(const vector>& a) : m(sz(a)), n(sz(a[0])), v(a) {} // 代入 Matrix(const Matrix& b) = default; Matrix& operator=(const Matrix& b) = default; // 入力 friend istream& operator>>(istream& is, Matrix& a) { rep(i, a.m) rep(j, a.n) is >> a.v[i][j]; return is; } // アクセス vector const& operator[](int i) const { return v[i]; } vector& operator[](int i) { return v[i]; } // 比較 bool operator==(const Matrix& b) const { return m == b.m && n == b.n && 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, m) rep(j, n) v[i][j] += b.v[i][j]; return *this; } Matrix& operator-=(const Matrix& b) { rep(i, m) rep(j, n) v[i][j] -= b.v[i][j]; return *this; } Matrix& operator*=(const T& c) { rep(i, m) rep(j, n) 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& a) { return a * c; } Matrix operator-() const { return Matrix(*this) *= T(-1); } // 行列ベクトル積 : O(m n) vector operator*(const vector& x) const { vector y(m); rep(i, m) rep(j, n) y[i] += v[i][j] * x[j]; return y; } // ベクトル行列積 : O(m n) friend vector operator*(const vector& x, const Matrix& a) { vector y(a.n); rep(i, a.m) rep(j, a.n) y[j] += x[i] * a.v[i][j]; return y; } // 積:O(n^3) Matrix operator*(const Matrix& b) const { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/matrix_product Matrix res(m, b.n); rep(i, res.m) rep(j, res.n) rep(k, n) res.v[i][j] += v[i][k] * b.v[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) != 0) res *= pow2; pow2 *= pow2; d /= 2; } return res; } #ifdef _MSC_VER friend ostream& operator<<(ostream& os, const Matrix& a) { rep(i, a.m) { rep(j, a.n) os << a.v[i][j] << " "; os << endl; } return os; } // Mathematica の書式に合わせた出力 void print() const { cerr << "{\n"; rep(i, m) { cerr << "{"; rep(j, n) cerr << v[i][j] << (j < n - 1 ? "," : "}"); cerr << (i < m - 1 ? ",\n" : "\n"); } cerr << "}\n"; } #endif }; //【行列式】O(n^3) /* * n 次正方行列 mat の行列式を返す. */ template T determinant(Matrix& mat) { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/matrix_det int n = mat.n; auto& v = mat.v; // 注目位置を (i, j)(i 行目かつ j 列目)とする. int i = 0, j = 0; // 行列式の値 T res = 1; while (i < n && j < n) { // 同じ列の下方の行から非 0 成分を見つける. int k = i; while (k < n && v[k][j] == 0) k++; // 見つからなかったら零列ベクトルを含むので行列式は 0 である. if (k == n) return T(0); // 見つかったら i 行目とその行を入れ替える. // 行列式の値は -1 倍しておく. if (k != i) { swap(v[i], v[k]); res *= T(-1); } // v[i][j] が 1 になるよう行全体を v[i][j] で割る. // 行列式の値は v[i][j] 倍しておく. T div = v[i][j]; repi(t, j, n - 1) v[i][t] /= div; res *= div; // v[i][j] より下方の行の成分が全て 0 になるよう i 行目を定数倍して減じる. // 行列式の値は変化しない. repi(k, i + 1, n - 1) { T mul = v[k][j]; repi(t, j, n - 1) v[k][t] -= v[i][t] * mul; } // 注目位置を右下に移す. i++; j++; } return res; } //【階数標準形】 /* * A = a[0..m)[0..n) を階数標準形 R_r := [I_r, O; O, O] に変換する行列,すなわち * P A Q = R_r (r = rank A) * を満たす行列 P, Q を p[0..m)(0..m), q[0..n)[0..n) に格納し,r を返す. */ template int rank_normal_form(const Matrix& a, Matrix& p, Matrix& q) { int m = a.m, n = a.n; // 元の行列 mat と単位行列を繋げた拡大行列を作る. Matrix v(m + n, m + n); rep(i, m) rep(j, n) v[i][j] = a[i][j]; rep(i, m) rep(j, m) v[i][m + j] = (i == j ? T(1) : T(0)); rep(i, n) rep(j, n) v[n + i][j] = (i == j ? T(1) : T(0)); // 拡大行列に対して行基本変形を行い,左側を単位行列にすることを目指す. // 直前に見つけたピボットの位置 int pi = -1, pj = -1; // 注目位置を (i, j)(i 行目かつ j 列目)とする. int i = 0, j = 0; while (i < m && j < n) { // 同じ列の下方の行から非 0 成分を見つける. int k = i; while (k < m && v[k][j] == 0) k++; // 見つからなかったら注目位置を右に移す. if (k == m) { j++; continue; } // 見つかったら i 行目とその行を入れ替える. pi = i; pj = j; if (i != k) swap(v[i], v[k]); // v[i][j] が 1 になるよう行全体を v[i][j] で割る. T div = T(1) / v[i][j]; repi(t, j, m + n - 1) v[i][t] *= div; // v[i][j] と同じ列の成分が全て 0 になるよう i 行目を定数倍して減じる. rep(k, m) { // i 行目だけは引かない. if (k == i) continue; T mul = v[k][j]; repi(t, j, m + n - 1) v[k][t] -= v[i][t] * mul; } // 注目位置を右下に移す. i++; j++; } // 続けて拡大行列に対して列基本変形を行い,上側を単位行列にすることを目指す. // 直前に見つけたピボットの位置 pi = -1; pj = -1; // 注目位置を (i, j)(i 行目かつ j 列目)とする. i = 0; j = 0; while (i < m && j < n) { // 同じ行の右方の列から非 0 成分を見つける. int k = j; while (k < n && v[i][k] == 0) k++; // 見つからなかったら注目位置を下に移す. if (k == n) { i++; continue; } // 見つかったら j 列目とその列を入れ替える. pi = i; pj = j; if (j != k) rep(t, m + n) swap(v[t][j], v[t][k]); // v[i][j] が 1 になるよう列全体を v[i][j] で割る. T div = T(1) / v[i][j]; repi(t, i, m + n - 1) v[t][j] *= div; // v[i][j] と同じ行の成分が全て 0 になるよう j 列目を定数倍して減じる. rep(k, n) { // j 列目だけは引かない. if (k == j) continue; T mul = v[i][k]; repi(t, 0, m + n - 1) v[t][k] -= v[t][i] * mul; } // 注目位置を右下に移す. i++; j++; } // 拡大行列の右側が P, 下側が Q なのでコピーする. p = Matrix(m, m); q = Matrix(n, n); rep(i, m) rep(j, m) p[i][j] = v[i][m + j]; rep(i, n) rep(j, n) q[i][j] = v[n + i][j]; dump(v); return pi + 1; } //【ヘッセンベルグ縮約】O(n^3)(の改変) /* * 正方行列 A = a[0..n)[0..n) を相似な上ヘッセンベルグ行列 H = P^(-1) A P に書き換える. * 上ヘッセンベルグ行列とは,対角の 2 つ下以下の成分が全て 0 であるような行列である. */ template void hessenberg_reduction_WA(Matrix& a, vector& diag) { // 参考 : https://hitonanode.github.io/cplib-cpp/linear_algebra_matrix/characteristic_poly.hpp // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/characteristic_polynomial //【方法】 // 基本的にはガウスの消去法であるが,相似変換でなければならないので工夫をする. // // ガウスの消去法なら最初は 1 行目を何倍かして r(r > 1) 行目に足し込むが, // 相似変換では同時に r 列目が何倍かされて 1 列目から引かれてしまい, // せっかくの 1 列目に作った 0 が台無しになる. // // そこで,2 行目を何倍かして r(r > 2) 行目に足し込むことにすれば, // 同時に r 列目が何倍かされて 2 列目から引かれてしまっても 1 列目の 0 は無事である. // これを最後まで繰り返せば良い. //【注意】 // K が代数閉体なら T = P^(-1) A P を上三角行列にすることも可能ではあるが, // それは A の固有値を求めることと同等に難しい. const int n = a.n; repi(r, 0, n - 3) { int k = r + 1; while (k < n) { if (a[k][r] != 0) break; k++; } if (k == n) continue; if (k != r + 1) { rep(i, n) swap(a[r + 1][i], a[k][i]); rep(i, n) swap(a[i][r + 1], a[i][k]); swap(diag[r + 1], diag[k]); } T r_inv = T(1) / a[r + 1][r]; repi(i, r + 2, n - 1) { T t = a[i][r] * r_inv; rep(j, n) a[i][j] -= a[r + 1][j] * t; rep(j, n) a[j][r + 1] += a[j][i] * t; } } } //【特性多項式】O(n^3)(の改変) /* * 正方行列 A = a[0..n)[0..n) の特性多項式 |xI - A| を f に格納する. * * 利用:【形式的冪級数(mint)】,【ヘッセンベルグ縮約】 */ void characteristic_polynomial_WA(Matrix a, MFPS& f, vm& diag) { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/characteristic_polynomial //【方法】 // A を相似な上ヘッセンベルグ行列に縮約しておく(相似なので特性多項式は不変) // xI - A の首座小行列式を,最右列で余因子展開しながら再帰的に求めていく. int n = a.n; hessenberg_reduction_WA(a, diag); // a.print(); dump(diag); // acc[i][j] : Πk=[i..j] a[k][k-1](対角の 1 つ下の累積積) vvm acc(n, vm(n)); repi(i, 1, n - 1) { acc[i][i] = a[i][i - 1]; repi(j, i + 1, n - 1) acc[i][j] = acc[i][j - 1] * a[j][j - 1]; } // dp[j] : xI - A の j * j 首座小行列式 vector dp(n + 1); dp[0] = MFPS(1); repi(j, 1, n) { rep(i, j - 1) dp[j] -= dp[i] * a[i][j - 1] * acc[i + 1][j - 1]; dp[j] += dp[j - 1] * MFPS(vm{ -a[j - 1][j - 1], diag[j - 1] }); } f = dp[n]; } void WA() { //【方法】 // A に対して行と列の基本変形を繰り返し階数標準形にすることで, // P A Q = R_r(R_r は階数標準形) // なる正則行列 P, Q を得る.これを用いると, // |xA + B| // = |P^(-1) P (xA + B) Q Q^(-1)| // = |xPAQ + PBQ| / |P||Q| // = |x R_r + PBQ| / |P||Q| // となる. // // さらにヘッセンベルグ縮約により // U^(-1) P B Q U = H(H は上ヘッセンベルグ行列) // なる正則行列 U を得る.これを用いると, // |xA + B| // = |U U^(-1) (x R_r + PBQ) U U^(-1)| / |P||Q| // = |x U^(-1) R_r U + H| / |P||Q| // となる. // // U^(-1) R_r U は R_r の対角成分を適当に入れ替えた行列なので(←ここが間違い!!!!!) // |x U^(-1) R_r U + H| はヘッセンベルグ行列式であり高速に計算できる. int n; cin >> n; Matrix B(n, n), A(n, n); cin >> B >> A; // A.print(); B.print(); Matrix P, Q; int r = rank_normal_form(A, P, Q); vm diag(n); rep(i, r) diag[i] = 1; dump(diag); // P.print(); Q.print(); auto T = -1 * P * B * Q; // T.print(); MFPS f; characteristic_polynomial_WA(T, f, diag); f *= (determinant(P) * determinant(Q)).inv(); repi(i, 0, n) cout << f[i] << endl; } //【逆行列】O(n^3) /* * n 次正方行列 mat の逆行列が存在すればそれを mat_inv に格納する. * また存在する場合は true,存在しない場合は false を返す. */ template bool inverse_matrix(const Matrix& mat, Matrix& mat_inv) { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/inverse_matrix int m = mat.m; // 元の行列 mat と単位行列を繋げた拡大行列を作る. Matrix aug(m, 2 * m); rep(i, m) { rep(j, m) { aug.v[i][j] = mat.v[i][j]; aug.v[i][m + j] = (i == j ? T(1) : T(0)); } } int n = 2 * m; auto& v = aug.v; // 拡大行列に対して行基本変形を行い,左側を単位行列にすることを目指す. // 直前に見つけたピボットの位置 int pi = -1, pj = -1; // 注目位置を (i, j)(i 行目かつ j 列目)とする. int i = 0, j = 0; while (i < m && j < n) { // 同じ列の下方の行から非 0 成分を見つける. int k = i; while (k < m && v[k][j] == 0) k++; // 見つからなかったら注目位置を右に移す. if (k == m) { j++; continue; } // 見つかったら i 行目とその行を入れ替える. pi = i; pj = j; if (i != k) swap(v[i], v[k]); // v[i][j] が 1 になるよう行全体を v[i][j] で割る. T div = T(1) / v[i][j]; repi(t, j, n - 1) v[i][t] *= div; // v[i][j] と同じ列の成分が全て 0 になるよう i 行目を定数倍して減じる. rep(k, m) { // i 行目だけは引かない. if (k == i) continue; T mul = v[k][j]; repi(t, j, n - 1) v[k][t] -= v[i][t] * mul; } // 注目位置を右下に移す. i++; j++; } // mat が単位行列になっていれば,最後に発見したピボットの位置は (n-1, n-1). // そうなっていなければ mat は正則ではないので false を返す. if (pi != m - 1 || pj != m - 1) return false; // 拡大行列の右半分が mat の逆行列なのでコピーする. mat_inv = Matrix(m, m); rep(i, m) { rep(j, m) { mat_inv.v[i][j] = aug.v[i][m + j]; } } return true; } //【ヘッセンベルグ縮約】O(n^3) /* * 正方行列 A = a[0..n)[0..n) を相似な上ヘッセンベルグ行列 H = P^(-1) A P に書き換える. * 上ヘッセンベルグ行列とは,対角の 2 つ下以下の成分が全て 0 であるような行列である. */ template void hessenberg_reduction(Matrix& a) { // 参考 : https://hitonanode.github.io/cplib-cpp/linear_algebra_matrix/characteristic_poly.hpp // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/characteristic_polynomial //【方法】 // 基本的にはガウスの消去法であるが,相似変換でなければならないので工夫をする. // // ガウスの消去法なら最初は 1 行目を何倍かして r(r > 1) 行目に足し込むが, // 相似変換では同時に r 列目が何倍かされて 1 列目から引かれてしまい, // せっかくの 1 列目に作った 0 が台無しになる. // // そこで,2 行目を何倍かして r(r > 2) 行目に足し込むことにすれば, // 同時に r 列目が何倍かされて 2 列目から引かれてしまっても 1 列目の 0 は無事である. // これを最後まで繰り返せば良い. //【注意】 // K が代数閉体なら T = P^(-1) A P を上三角行列にすることも可能ではあるが, // それは A の固有値を求めることと同等に難しい. const int n = a.n; repi(r, 0, n - 3) { int k = r + 1; while (k < n) { if (a[k][r] != 0) break; k++; } if (k == n) continue; if (k != r + 1) { rep(i, n) swap(a[r + 1][i], a[k][i]); rep(i, n) swap(a[i][r + 1], a[i][k]); } T r_inv = T(1) / a[r + 1][r]; repi(i, r + 2, n - 1) { T t = a[i][r] * r_inv; rep(j, n) a[i][j] -= a[r + 1][j] * t; rep(j, n) a[j][r + 1] += a[j][i] * t; } } } //【特性多項式】O(n^3) /* * 正方行列 A = a[0..n)[0..n) の特性多項式 |xI - A| を f に格納する. * * 利用:【形式的冪級数(mint)】,【ヘッセンベルグ縮約】 */ void characteristic_polynomial(Matrix a, MFPS& f) { // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/characteristic_polynomial //【方法】 // A を相似な上ヘッセンベルグ行列に縮約しておく(相似なので特性多項式は不変) // xI - A の首座小行列式を,最右列で余因子展開しながら再帰的に求めていく. int n = a.n; hessenberg_reduction(a); // acc[i][j] : Πk=[i..j] a[k][k-1](対角の 1 つ下の累積積) vvm acc(n, vm(n)); repi(i, 1, n - 1) { acc[i][i] = a[i][i - 1]; repi(j, i + 1, n - 1) acc[i][j] = acc[i][j - 1] * a[j][j - 1]; } // dp[j] : xI - A の j * j 首座小行列式 vector dp(n + 1); dp[0] = MFPS(1); repi(j, 1, n) { rep(i, j - 1) dp[j] -= dp[i] * a[i][j - 1] * acc[i + 1][j - 1]; dp[j] += dp[j - 1] * MFPS(vm{ -a[j - 1][j - 1], 1 }); } f = dp[n]; } //【階乗と二項係数(法が大きな素数)】 /* * Factorial_mint(int n_max) : O(n_max) * n_max! まで計算可能として初期化する. * * mint factorial(int n) : O(1) * n! を返す. * * mint factorial_inv(int n) : O(1) * 1 / n! を返す. * * mint inv(int n) : O(1) * 1 / n を返す. * * mint permutation(int n, int r) : O(1) * 順列の数 nPr を返す. * * mint binomial(int n, int r) : O(1) * 二項係数 nCr を返す. * * mint multinomial(vi r) : O(|r|) * 多項係数 nC[r] を返す.(n = Σr) */ struct Factorial_mint { // 階乗,階乗の逆数,逆数の値を保持するテーブル int n_max; vm fac_, fac_inv_, inv_; // 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_ = vm(n + 1); fac_[0] = 1; repi(i, 1, n) fac_[i] = fac_[i - 1] * i; fac_inv_ = vm(n + 1); fac_inv_[n] = fac_[n].inv(); repir(i, n - 1, 1) fac_inv_[i] = fac_inv_[i + 1] * (i + 1); fac_inv_[0] = 1; inv_ = vm(n + 1); repi(i, 1, n) inv_[i] = fac_[i - 1] * fac_inv_[i]; } Factorial_mint() {} // ダミー // n! を返す.O(1) /* verify : https://atcoder.jp/contests/dwacon6th-prelims/tasks/dwacon6th_prelims_b */ mint factorial(int n) const { assert(0 <= n && n <= n_max); return fac_[n]; } // 1 / n! を返す.O(1) /* verify : https://atcoder.jp/contests/dwacon6th-prelims/tasks/dwacon6th_prelims_b */ mint factorial_inv(int n) const { assert(0 <= n && n <= n_max); return fac_inv_[n]; } // 1 / n を返す.O(1) mint inv(int n) const { assert(0 < n && n <= n_max); return inv_[n]; } // 順列の数 nPr を返す.O(1) mint permutation(int n, int r) const { 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.O(1) mint binomial(int n, int r) const { assert(n <= n_max); if (r < 0 || n - r < 0) return 0; return fac_[n] * fac_inv_[r] * fac_inv_[n - r]; } // 多項係数 nC[r] を返す.O(|r|) mint multinomial(const vi& r) const { int n = accumulate(all(r), 0); assert(n <= n_max); mint res = fac_[n]; repe(ri, r) res *= fac_inv_[ri]; return res; } }; //【平行移動】O(n log n) /* * f(x + c) を返す. * * 制約 : fm は deg(f) までの階乗計算が可能であること. * * 利用:【階乗と二項係数(法が大きな素数)】 */ MFPS taylor_shift(const MFPS& f, mint c, const Factorial_mint& fm) { // 参考 : https://nyaannyaan.github.io/library/fps/taylor-shift.hpp.html // verify : https://judge.yosupo.jp/problem/polynomial_taylor_shift //【方法】 // f(x) = Σn=[0..N] f[n] x^n // と表されるとすると, // f(x + c) // = Σn=[0..N] f[n] (x + c)^n // = Σn=[0..N] f[n] Σr=[0..n] nCr c^(n-r) x^r (二項定理) // = Σn=[0..N] Σr=[0..n] f[n] n! / ((n-r)! r!) c^(n-r) x^r // = Σr=[0..N] Σn=[r..N] f[n] n! / ((n-r)! r!) c^(n-r) x^r (和の順序交換) // = Σr=[0..N] x^r / r! Σn=[r..N] (c^(n-r) / (n-r)!) n! f[n] // = Σr=[0..N] x^r / r! Σm=[0..N-r] (c^(N-m-r) / (N-m-r)!) (N-m)! f[N-m] (m = N - n) // = Σj=[0..N] x^(N-j) / (N-j)! Σm=[0..j] (c^(j-m) / (j-m)!) (N-m)! f[N-m] (j = N - r) // と書き直せる. // // よって // g(x) = Σn=[0..N] (c^n / n!) x^n // h(x) = Σn=[0..N] (N-n)! f[N-n] x^n // とおくと, // f(x + c) // = Σj=[0..N] x^(N-j) / (N-j)! (g*h)[j] // = Σj=[0..N] x^j / j! (g*h)[N-j] // と表される. int n = f.deg() + 1; MFPS g(1); g.resize(n); repi(i, 1, n - 1) g[i] = g[i - 1] * c * fm.inv(i); MFPS h(f); rep(i, n) h[i] *= fm.factorial(i); h = h.rev(); MFPS fs = (g * h).resize(n); fs = fs.rev(); rep(i, n) fs[i] *= fm.factorial_inv(i); return fs; } int main() { // input_from_file("input.txt"); // output_to_file("output.txt"); //【解説 AC】 // (i) もし A が正則行列だったら, // |xA + B| // = |A A^(-1) (xA + B)| // = |A| |xI + A^(-1) B| // となるので,-A^(-1) B の固有多項式を求めて |A| 倍すれば良い. // // ここまでは自力でも気づけていた. // // (ii) もし B が正則行列だったら,(i) と同様に考えて, // |xA + B| // = |(xA + B) B^(-1) B| // = |x A B^(-1) + I| |B| // = |A B^(-1) + x^(-1) I| |B| x^n // となるので,-A B^(-1) の固有多項式を求めて係数反転し,|B| 倍すれば良い. // // これに気づけていなかった. // x は単に A と B を分離するためのマーカーくらいに思ってれば対称性に気づけたかも. // // (iii) テイラーシフトを使えば, // |(x-c)A + B| = |xA + (B-cA)| // さえ求まれば高速に |xA + B| を復元できる. // c をランダムに選び B-cA が正則になれば,(ii) と同様にして |xA + (B-cA)| が求まる. // そうでなかったら,高確率で |xA + (B-cA)| が恒等的に 0 だと考えられる. // // ランダムテイラーシフトも思いついていたが,(ii) に気づけてないので活かせなかった. int n; cin >> n; Matrix B(n, n), A(n, n); cin >> B >> A; mt19937 mt; mt.seed((int)time(NULL)); uniform_int_distribution<> rnd(0, 998244352); mint c; Matrix B2, B2_inv; int i = 5; while (i > 0) { c = rnd(mt); B2 = B - c * A; if (inverse_matrix(B2, B2_inv)) break; i--; } // 5 回やってだめなら非正則と判断する. if (i == 0) { rep(i, n + 1) cout << 0 << endl; return 0; } MFPS f; characteristic_polynomial(-A * B2_inv, f); f = f.rev(); Factorial_mint fm(n); f = taylor_shift(f, c, fm); f *= determinant(B2); repi(i, 0, n) cout << f[i] << endl; }