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[Luogu5162]WD與積木(多項式求逆)

不要以為用上Stirling數就一定離正解更近,FFT都是從DP式本身出發的。

設f[i]為i個積木的所有方案的層數總和,g[i]為i個積木的方案數,則答案為$\frac{f[i]}{g[i]}$

轉移列舉第一層是哪些積木:$$f_n=g_n+\sum_{i=1}^{n}\binom{n}{i}f_{n-i},f_0=0$$$$g_n=\sum_{i=1}^{n}\binom{n}{i}g_{n-i},g_0=1$$

轉化成卷積形式:$$\frac{f_n}{n!}=\frac{g_n}{n!}+\sum_{i=1}^{n}\frac{1}{i!}\times \frac{f_{n-i}}{i!}$$$$\frac{g_n}{n!}=\sum_{i=1}^{n}\frac{1}{i!}\times \frac{g_{n-i}}{(n-i)!}$$

構造生成函式:$F(x)=\sum\frac{f_i}{i!}x^i$,$G(x)=\sum\frac{g_i}{i!}x^i$,$H(x)=\sum\frac{x^i}{i!}$。

則根據上式有:$F(x)=G(x)+F(x)(H(x)-1)-1$,$G(x)=G(x)(H(x)-1)+1$。

移項得:$F(x)=\frac{G(x)-1}{2-H(x)}=G(x)(G(x)-1)$,$G(x)=\frac{1}{2-H(x)}$。

多項式求逆即可。

 1 #include<cstdio>
 2 #include<algorithm>
 3 #define
rep(i,l,r) for (int i=(l); i<=(r); i++) 4 using namespace std; 5 6 const int N=500010,mod=998244353; 7 int n,m,T,fac[N],h[N],g[N],f[N],inv[N],rev[N],tmp[N]; 8 9 int ksm(int a,int b){ 10 int res=1; 11 for (; b; a=1ll*a*a%mod,b>>=1) 12 if (b & 1) res=1ll*res*a%mod;
13 return res; 14 } 15 16 void DFT(int a[],int n,bool f){ 17 for (int i=0; i<n; i++) if (i<rev[i]) swap(a[i],a[rev[i]]); 18 for (int i=1; i<n; i<<=1){ 19 int wn=ksm(3,f ? (mod-1)/(i<<1) : (mod-1)-(mod-1)/(i<<1)); 20 for (int p=i<<1,j=0; j<n; j+=p){ 21 int w=1; 22 for (int k=0; k<i; k++,w=1ll*w*wn%mod){ 23 int x=a[j+k],y=1ll*w*a[i+j+k]%mod; 24 a[j+k]=(x+y)%mod; a[i+j+k]=(x-y+mod)%mod; 25 } 26 } 27 } 28 if (f) return; 29 int inv=ksm(n,mod-2); 30 for (int i=0; i<n; i++) a[i]=1ll*a[i]*inv%mod; 31 } 32 33 void Inv(int a[],int b[],int l){ 34 if (l==1){ b[0]=ksm(a[0],mod-2); return; } 35 Inv(a,b,l>>1); int n=1,L=0; 36 for (; n<=l; n<<=1) L++; 37 for (int i=0; i<n; i++) rev[i]=(rev[i>>1]>>1)|((i&1)<<(L-1)); 38 for (int i=0; i<l; i++) tmp[i]=a[i],tmp[i+l]=0; 39 DFT(tmp,n,1); DFT(b,n,1); 40 for (int i=0; i<n; i++) tmp[i]=1ll*b[i]*(2-1ll*tmp[i]*b[i]%mod+mod)%mod; 41 DFT(tmp,n,0); 42 for (int i=0; i<l; i++) b[i]=tmp[i],b[i+l]=0; 43 } 44 45 int main(){ 46 n=100000; 47 fac[0]=1; rep(i,1,n) fac[i]=1ll*fac[i-1]*i%mod; 48 inv[n]=ksm(fac[n],mod-2); 49 for (int i=n-1; ~i; i--) inv[i]=1ll*inv[i+1]*(i+1)%mod; 50 rep(i,1,n) h[i]=mod-inv[i]; h[0]=1; 51 for (m=1; m<=n; m<<=1); Inv(h,g,m); 52 for (int i=1; i<m; i++) f[i]=g[i]; 53 f[0]=(g[0]-1+mod)%mod; m<<=1; 54 DFT(f,m,1); DFT(g,m,1); 55 for (int i=0; i<m; i++) f[i]=1ll*f[i]*g[i]%mod; 56 DFT(f,m,0); DFT(g,m,0); 57 for (scanf("%d",&T); T--; ) scanf("%d",&n),printf("%lld\n",1ll*f[n]*ksm(g[n],mod-2)%mod); 58 return 0; 59 }