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問題 No.2108 Red or Blue and Purple Tree
ユーザー hitonanode
提出日時 2022-09-20 21:28:02
言語 C++23
(gcc 13.3.0 + boost 1.87.0)
結果
AC  
実行時間 2,529 ms / 4,000 ms
コード長 4,864 bytes
コンパイル時間 11,543 ms
コンパイル使用メモリ 324,316 KB
実行使用メモリ 76,552 KB
最終ジャッジ日時 2024-12-22 03:41:28
合計ジャッジ時間 35,985 ms
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ソースコード

diff # 

// n <= 7 まで愚直解と突き合わせる
#include <algorithm>
#include <cassert>
#include <iostream>
#include <utility>
#include <vector>
using namespace std;

#include "testlib.h"

#include <atcoder/modint>
#include <atcoder/convolution>
using mint = atcoder::modint998244353;

template <typename modint> struct acl_fac {
    std::vector<modint> facs, facinvs;
    acl_fac(int N) {
        assert(-1 <= N and N < modint::mod());
        facs.resize(N + 1, 1);
        for (int i = 1; i <= N; i++) facs[i] = facs[i - 1] * i;
        facinvs.assign(N + 1, facs.back().inv());
        for (int i = N; i > 0; i--) facinvs[i - 1] = facinvs[i] * i;
    }
    modint operator[](int i) const { return facs.at(i); }
    modint finv(int i) const { return facinvs.at(i); }
};

constexpr int max_n = 2000;
acl_fac<mint> fac(max_n);

#include <numeric>
#include <stack>
#include <utility>
#include <vector>

// UnionFind, able to rewind to the previous state by undo()
// Written for Educational Codeforces 62 F, although not verified yet.
struct UndoUnionFind {
    using pint = std::pair<int, int>;
    std::vector<int> par, cou;
    std::stack<std::pair<int, pint>> history;
    UndoUnionFind(int N) : par(N), cou(N, 1) { std::iota(par.begin(), par.end(), 0); }
    int find(int x) const { return (par[x] == x) ? x : find(par[x]); }
    bool unite(int x, int y) {
        x = find(x), y = find(y);
        if (cou[x] < cou[y]) std::swap(x, y);
        history.emplace(y, pint(par[y], cou[x]));
        return x != y ? par[y] = x, cou[x] += cou[y], true : false;
    }
    void undo() {
        cou[par[history.top().first]] = history.top().second.second;
        par[history.top().first] = history.top().second.first;
        history.pop();
    }
    void reset() {
        while (!history.empty()) undo();
    }
    int count(int x) const { return cou[find(x)]; }
    bool same(int x, int y) const { return find(x) == find(y); }
};


vector<vector<mint>> gen_bruteforce_table(int maxn) {
    vector<vector<mint>> ret(1);
    for (int n = 1; n <= maxn; ++n) {
        vector<pair<int, int>> edges;

        for (int i = 0; i < n; ++i) {
            for (int j = i; j < n; ++j) edges.emplace_back(i, j);
        }

        vector<int> tree_masks;
        UndoUnionFind uf(n);

        auto rec = [&](auto &&self, int d, int m) -> void {
            if (uf.count(0) == n) {
                tree_masks.push_back(m);
                return;
            }
            if (d == int(edges.size())) return;

            self(self, d + 1, m);

            auto [s, t] = edges.at(d);
            if (!uf.same(s, t)) {
                uf.unite(s, t);
                self(self, d + 1, m + (1 << d));
                uf.undo();
            }
        };
        rec(rec, 0, 0);

        vector<mint> tmp(n);
        for (auto m1 : tree_masks) {
            for (auto m2 : tree_masks) {
                int k = __builtin_popcount(m1 & m2);
                tmp.at(k) += 1;
            }
        }

        ret.push_back(tmp);
    }
    return ret;
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    registerValidation(argc, argv);


    vector<mint> f(max_n + 1);
    for (int n = 1; n <= max_n; ++n) {
        f.at(n) = (n == 1 ? 1 : mint(n).pow(n - 2)) * n * n * fac.finv(n);
    }

    vector<vector<mint>> dp(max_n + 1);
    dp.at(0) = vector<mint>(max_n + 1);
    dp.at(0).at(0) = 1;

    for (int k = 1; k <= max_n; ++k) {
        dp.at(k) = atcoder::convolution(f, dp.at(k - 1));
        dp.at(k).resize(max_n + 1);
    }

    for (int k = 1; k <= max_n; ++k) {
        for (int n = k; n <= max_n; ++n) {
            if (k > 1) {
                dp.at(k).at(n) *= fac[n] * fac.finv(k) * mint(n).pow(2 * (k - 2));
            } else {
                dp.at(k).at(n) = (n > 1 ? mint(n).pow(n - 2) : 1);
            }
        }
    }

    vector<vector<mint>> answers(1);


    for (int n = 1; n <= max_n; ++n) {
        vector<mint> g(n);
        for (int i = 0; i < n; ++i) g.at(i) = dp.at(n - i).at(n) * fac[i] * (i % 2 ? -1 : 1);
        vector<mint> fac_trans(n);
        for (int i = 0; i < n; ++i) fac_trans.at(i) = fac.finv(i);
        reverse(g.begin(), g.end());
        g = atcoder::convolution(g, fac_trans);
        g.resize(n);
        reverse(g.begin(), g.end());
        for (int i = 0; i < n; ++i) g.at(i) *= fac.finv(i) * (i % 2 ? -1 : 1);
        answers.push_back(g);
    }

    vector<vector<mint>> bf_answers = gen_bruteforce_table(7);
    for (int n = 2; n <= 7; ++n) {
        for (int k = 0; k <= n - 1; ++k) assert(answers.at(n).at(k) == bf_answers.at(n).at(k));
    }

    int T = inf.readInt(1, 500000);
    inf.readEoln();
    while (T--) {
        const int n = inf.readInt(2, max_n);
        inf.readSpace();
        const int k = inf.readInt(0, n - 1);
        inf.readEoln();
        cout << answers.at(n).at(k).val() << '\n';
    }
    inf.readEof();
}
0