CTSC2018 青蕈领主

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题目描述

“也许,我的生命也已经如同风中残烛了吧。”小绿如是说。

小绿同学因为微积分这门课,对“连续”这一概念产生了浓厚的兴趣。小绿打算把连续的概念放到由整数构成的序列上,他定义一个长度为 $m$ 的整数序列是连续的,当且仅当这个序列中的最大值与最小值的差,不超过$m-1$。例如 $\{1,3,2\}$ 是连续的,而 $\{1,3\}$ 不是连续的。

某天,小绿的顶头上司板老大,给了小绿 $T$ 个长度为 $n$ 的排列。小绿拿到之后十分欢喜,他求出了每个排列的每个区间是否是他所定义的“连续”的。然而,小绿觉得被别的“连续”区间包含住的“连续”区间不够优秀,于是对于每个排列的所有右端点相同的“连续”区间,他只记录下了长度最长的那个“连续”区间的长度。也就是说,对于板老大给他的每一个排列,他都只记录下了在这个排列中,对于每一个 $1 \le i \le n$,右端点为 $i$ 的最长“连续”区间的长度 $L_i$。显然这个长度最少为 $1$,因为所有长度为 $1$ 的整数序列都是连续的。

做完这一切后,小绿爬上绿色床,美美地做了一个绿色的梦。

可是第二天醒来之后,小绿惊讶的发现板老大给他的所有排列都不见了,只剩下他记录下来的 $T$ 组信息。小绿知道自己在劫难逃,但是作为一个好奇的青年,他还是想知道:对于每一组信息,有多少个和信息符合的长度为 $n$ 的排列。

由于小绿已经放弃治疗了,你只需要告诉他每一个答案对 $998244353$ 取模的结果。

我们并不保证一定存在至少一个符合信息的排列,因为小绿也是人,他也有可能犯错。

输入格式

输入的第一行包含两个整数 $T,n$,分别表示板老大给小绿的排列个数、以及每个排列的长度。

接下来 $T$ 行,每行描述一组信息,包含 $n$ 个正整数,第 $i$ 组信息的从左往右第 $j$ 个整数 $L_{i,j}$ 表示第 $i$ 个排列中右端点为第 $j$ 个数的最长“连续”区间的长度。

对于每一行,如果行内包含多个数,则用单个空格将它们隔开。

输出格式

对于每组信息,输出一行一个整数表示可能的排列个数对 $998244353$ 取模的结果。由于是计算机帮你算,所以我们不给你犯错的机会。

数据范围与提示
测试点编号 $n\le$ $T\le$ 特殊性质
1~2 $10$ 1
3~4 $10$ 100
5 $300$ 1 $ L_{i,j}=j$
6 $300$ 1 $L_{i,j}=1$ 且 $j<n$
7~8 $300$ 100
9 $1000$ 1 $L_{i,j}=1$ 且 $j<n$
10~12 $1000$ 100
13~16 $5000$ 100
17~20 $50000$ 100

对于所有测试数据,$1 \le T \le 100$,$1 \le N \le 50000$, $1 \le L_{i,j} \le j$。
本题部分测试点的输入规模较大,请注意读入效率。


首先式子的推导推荐看六号的这一篇文章,十分详细,LOJ上首个正解AC的题解:

https://mogicianevian.github.io/2018/05/09/CTSC-2018-%E9%9D%92%C2%96%E8%95%88%E9%A2%86%E4%B8%BB%EF%BC%88CDQ%E5%88%86%E6%B2%BB-NTT-%E6%A0%88%EF%BC%89/

下面主要填一下分治NTT部分六老师没有详细讲的坑。

对于答案式子$f(n)=(n-1)f(n-1)+\sum_{i=2}^{n-2}(i-1)f(i)f(n-i)$,后面的部分不是很好处理,下面对这个式子的求解详细分析:

1.首先由于分治NTT的顺序类似二叉树的中序遍历,所以当我们算到底层的$f(n)$时,$f(1),f(2),…,f(n-1)$都应该算完了,所以前面的$(n-1)f(n-1)$在底层加上去就好了。

2.后面的部分由于做卷积的都是“自身”,所以似乎不那么好处理。

为了求解后面的式子,不妨采用一种“试探+调整”的思路。按照分治NTT的套路,应该把$[l,mid]$这一段与自身(可能其中一个要乘上一个系数)做卷积,再讨论对$[mid+1,r]$区间的贡献。这样就能得到对$f([max(2l,mid+1),r])$的一些贡献,注意这里$mid+1$和$2l$大小关系未知。

由于这样的分治要求在讨论$[mid+1,r]$之前要把之前区间所有的贡献都加上去,那么我们考虑还有哪些答案没有被加上去。

“之前的区间”是指哪些区间呢?显然是整个$[2,mid]$区间。由分治的顺序可知我们之前已经把$[2,l-1]$里$f$的卷积贡献加到了$[mid+1,r]$上,也把$[l,mid]$里$f$的卷积的贡献加到了$[mid+1,r]$上,那么当然只剩下了$[2,l-1]$和$[l,mid]$里各取一个$f$的贡献没有被计算到了。注意到这里必然有一个配对的形式:$f(a)$和$f(b)$的总贡献是$(a-1)f(a)f(b)$和$(b-1)f(b)f(a)$,两项加起来是$(a+b-2)f(a)f(b)$。所以我们只需要把两段区间的$f$先做卷积,在算贡献的时候把前面的系数乘上去即可。

这里做的正确性十分显然:首先显然不会算漏,同时也不会算重:讨论$[2,l-1]$时,$[l,mid+1]$一定没有算出来,不会加到答案里面。

同时注意到这里补充贡献的操作中,用来与$f([l,mid])$做卷积的多项式次数为$min(l-1,r-l)$。因为不会超过$r-l$,所以复杂度是有保证的。总时间复杂度$O(nlog^2n+Tn)$。$Tn$是每组询问用一个栈维护区间包含关系,比较简单就不详细说了。


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#include<stdio.h>
#include<algorithm>
#include<cstring>
#define MAXN 400005
#define ll long long
using namespace std;
const int P=998244353,g=3;

char *p1,*p2,buf[1<<20];
#define GC (p1==p2&&(p2=(p1=buf)+fread(buf,1,1000000,stdin),p1==p2)?0:*p1++)
inline int _R(){
char s=GC;int v=0;
while(s>57||s<48)s=GC;
for(;s>47&&s<58;s=GC)v=v*10+s-48;
return v;
}

int N,A[MAXN],S[MAXN],tp,Ans;
int f[MAXN],B[MAXN];
int w[MAXN],t0[MAXN],t1[MAXN];

int add(int a,int b){a+=b;a-=a<P?0:P;return a;}
int sub(int a,int b){a-=b;a+=a<0?P:0;return a;}
int mul(int a,int b){return (ll)a*b%P;}
int ksm(int a,int b){
int ans=1;a%=P;
while(b){
if(b&1)ans=mul(ans,a);
b>>=1;a=mul(a,a);
}
return ans;
}

void NTT(int A[],int n,int ty){
int i,j,k,m,a0,a1;
for(i=0;i<n;i++){
for(j=0,k=i,m=1;m<n;m<<=1,j=(j<<1)|(k&1),k>>=1);
if(i<j)swap(A[i],A[j]);
}
w[0]=1;
for(m=1;m<n;m<<=1){
a0=ksm(g,(P-1)+(P-1)*ty/(m<<1));
for(i=1;i<m;i++)w[i]=mul(w[i-1],a0);
for(k=0;k<n;k+=m<<1)
for(i=k;i<k+m;i++){
a0=A[i];a1=mul(A[i+m],w[i-k]);
A[i]=add(a0,a1);
A[i+m]=sub(a0,a1);
}
}
if(ty==1)return;
a0=ksm(n,P-2);
for(i=0;i<n;i++)A[i]=mul(A[i],a0);
}

void DC(int l,int r){
if(l==r){
f[l]=add(f[l],mul(f[l-1],l-1));
return;
}
int i,n,d,d2,mid=l+r>>1;
DC(l,mid);

d=mid-l;
for(i=0;i<=d;i++)t0[i]=f[l+i];
for(i=0;i<=d;i++)t1[i]=mul(f[l+i],l+i-1);
n=1;while(n<=d*2)n<<=1;
fill(t0+d+1,t0+n,0);fill(t1+d+1,t1+n,0);
NTT(t0,n,1);NTT(t1,n,1);
for(i=0;i<n;i++)t1[i]=mul(t1[i],t0[i]);
NTT(t1,n,-1);
for(i=max(mid+1,l<<1);i<=r;i++)f[i]=add(f[i],t1[i-(l<<1)]);

if(l==2){DC(mid+1,r);return;}

d2=min(l-1,r-l);
n=1;while(n<=d+d2)n<<=1;
fill(t0,t0+n,0);fill(t1,t1+n,0);
for(i=2;i<=d2;i++)t0[i-2]=f[i];
for(i=0;i<=d;i++)t1[i]=f[i+l];
NTT(t0,n,1);NTT(t1,n,1);
for(i=0;i<n;i++)t1[i]=mul(t1[i],t0[i]);
NTT(t1,n,-1);
for(i=mid+1;i<=r;i++)f[i]=add(f[i],mul(t1[i-l-2],i-2));

DC(mid+1,r);
}

void solve(){
int i;
for(i=1;i<=N;i++)A[i]=_R(),B[i]=0;
if(A[N]!=N){puts("0");return;}

tp=0;
for(i=N;i>=0;i--){
while(tp&&S[tp]-A[S[tp]]>=i){
B[S[tp-1]]++;
tp--;
}
if(tp&&i-A[i]<S[tp]-A[S[tp]]){puts("0");return;}
S[++tp]=i;
}

Ans=1;
for(i=1;i<=N;i++)Ans=mul(Ans,f[B[i]]);
printf("%d\n",Ans);
}

int main(){
int T;T=_R();N=_R();
f[0]=1;f[1]=2;
if(N>2)DC(2,N-1);
while(T--)solve();
}