题解「LibreOJ β Round #7」某少女附中的体育课

Posted 2020-11-26 ztc03

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题目大意：定义(m)进制下的运算符(oplus)，它满足交换律，结合律，循环律，给出它在任意位上的其运算规则(A_{i,j})，表示(ioplus j=A_{i,j})，从([0,m^n))中以一定概率选出(k+1)个数(s_0,s_2dots,s_k)，求([0,m^n))中每个数恰好等于(s_0oplus s_1oplusdotsoplus s_k)的概率。对(232792561=2^4 imes3^2 imes5 imes7 imes11 imes13 imes17 imes19)取模。

解法：

神题啊，我看了两天题解才看懂

首先，根据标签，可以想到题目是要让你构造一个变换及其逆变换，使得原概率序列(p_0,p_1,dots,p_{m^n-1})经该变换后，对每一位求(k)次方后再进行逆变换可以得到答案序列。

于是可以设变换矩阵为(T)，则有(p imes T)与(q imes T)对应位置相乘后与((p*q) imes T)相等，即(T_{k,i} imes T_{k,j}=T_{k,ioplus j})。

因为该运算满足循环律，设满足(i^j=i(j>1))的最小的(j)为(len_i)，类比( ext{DFT})的转移矩阵，可以猜测(T_{i,j})为(0)或(len_j-1)次单位根的([0,len_j-1))次幂。

然后就可以根据前面的规律(O(m^m))加剪枝来爆搜出此矩阵，求逆得逆变换矩阵，再对(p)进行变换，就可以得到目标数组。

具体（神仙）证明

code:

#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#define inf 232792561
int a[102][202],ts[102],st[102],l=0;
int p[102][102],q[102][102],w[102][102],t[102][102];
int n,m;long long k;
int A[1048576],B[1048576];
inline int ksm(long long a,long long b){int ans=1;while(b)(b&1)&&(ans=a*ans%inf),a=a*a%inf,b>>=1;return ans;}
inline void gs(int n,int m){
    for(int i=0;i<n;i++){
        int pos=i;
        while(pos<n&&!a[pos][i])pos++;
        if(pos>=n)exit(-1);
        if(pos!=i)
            for(int j=i;j<m;j++)
                a[i][j]^=a[pos][j]^=a[i][j]^=a[pos][j];
        int val=ksm(a[i][i],inf-2);
        for(int j=i;j<m;j++)a[i][j]=1ull*val*a[i][j]%inf;
        for(int j=0;j<n;j++)
            if(i!=j&&a[j][i])
                for(int k=m-1;k>=i;k--)
                    a[j][k]=(1ull*(inf-a[j][i])*a[i][k]+a[j][k])%inf;
    }
}
void dfs(int pos){
    if(l==m)return;
    if(pos==m){
        for(int i=0;i<m;i++)p[l][i]=st[i];
        l++;return;
    }bool ff=st[pos]=0;
    for(int i=0;i<pos;i++){
        for(int j=i;j<pos;j++){
            if(t[i][j]==pos){
                if(!ff)st[pos]=1ll*st[i]*st[j]%inf,ff=1;
                else if(st[pos]!=1ll*st[i]*st[j]%inf)return;
            }
        }
    }if(ff){
        for(int j=0;j<=pos;j++){
            if(t[j][pos]<=pos&&1ll*st[j]*st[pos]%inf!=st[t[j][pos]])return;
        }dfs(pos+1);
    }
    else{
        for(int i=0;i<=ts[pos];i++){
            st[pos]=w[ts[pos]][i];
            bool f=1;
            for(int j=0;j<=pos;j++){
                if(t[j][pos]<=pos&&1ll*st[j]*st[pos]%inf!=st[t[j][pos]])f=0;
            }if(f)dfs(pos+1);
        }
    }
}
void ntt(int a[],int b[],int n,bool typ){
    int dt=n/m,p1,p2;
    if(dt!=1)for(int i=0;i<n;i+=dt)ntt(a+i,b,dt,typ);
    for(int i=0;i<n;i++)b[i]=0;
    for(int i=0;i<m;i++)
        for(int j=0;j<m;j++)
            for(int k=0;k<dt;k++){
                int p1=i*dt+k,p2=j*dt+k;
                b[p1]=(1ll*a[p2]*(typ?q[i][j]:p[i][j])+b[p1])%inf;
            }
    for(int i=0;i<n;i++)a[i]=b[i];
}
int main(){
    scanf("%d%d%lld",&n,&m,&k);
    n=ksm(m,n);
    for(int i=0;i<m;i++)
        for(int j=0;j<m;j++)
            scanf("%d",&t[i][j]);
    for(int i=1;i<=m;i++){
        w[i][0]=1;
        if(i!=1)w[i][1]=ksm(71,(inf-1)/i);
        for(int j=2;j<i;j++)
            w[i][j]=1ll*w[i][j-1]*w[i][1]%inf;
    }for(int i=0;i<m;i++){
        int P=i;ts[i]=0;
        while(1){
            ts[i]++;
            P=t[P][i];
            if(P==i)break;
        }
    }dfs(0);
    for(int i=0;i<m;i++)
        for(int j=0;j<m;j++)
            a[i][j]=p[i][j];
    for(int i=0;i<m;i++)
        a[i][i+m]=1;
    gs(m,m+m);
    for(int i=0;i<m;i++)
        for(int j=0;j<m;j++)
            q[i][j]=a[i][j+m];
    for(int i=0;i<n;i++)scanf("%d",&A[i]);
    ntt(A,B,n,0);
    for(int i=0;i<n;i++)A[i]=ksm(A[i],k+1);
    ntt(A,B,n,1);
    for(int i=0;i<n;i++)printf("%d
",A[i]);
}