loj 6051 「雅禮集訓 2017 Day11」PATH - 多項式 - 鉤子公式

題目傳送門

  傳送門

  設 $m = \sum_{i = 1}^{n} a_i$。

  總方案數顯然等於 $\frac{m!}{\prod_{i = 1}^{n} a_i!}$。

  考慮這樣一個網格圖,第 $i$ 行有 $a_i$ 個網格。

  那麼我們在這個網格中填 $1$ 到 $m$ ,如果保證每一行嚴格遞增,那麼第 $i$ 次移動後第 $j$ 維座標就是第 $i$ 行中小於等於 $i$ 的數數量。

  因此一條路徑可以唯一對應一種填法。

  路徑中任意一個點都滿足條件,等價於要求每一列遞增。

  這等價於給定楊表的形狀,問滿足條件的標準楊表的數量。

  根據鉤子公式,我們有

$$
\frac{m!}{\prod_{1 \leqslant i\leqslant n, 1\leqslant j\leqslant a_i} h(i, j)}
$$

  其中 $h(i, j)$,表示第 $i$ 行,第 $j$ 列的格子的勾長。

  它等於這個格子正下方和正右方的格子數再加一。

  這個仍然不好處理。

  注意到每一行的鉤長互不相同,並且在 $[1, a_i - i + n]$ 之中。

  考慮把不存在的鉤長除掉。

  考慮枚舉在第 $i$ 行下方的一行 $j$,那麼鉤長 $(j - i) + (a_i - a_j)$ 不存在。

  因爲當 $j$ 遞增時,$a_j$ 不增,所以去掉的鉤長也互不相同,我們總共會去掉 $n - i$ 個鉤長。

  因此式子可以轉化爲

$$
\frac{m! \prod_{1\leqslant i < j\leqslant n} [(a_i - i) - (a_j - j)]}{\prod_{i = 1}^{n} (a_i - i + n)!}
$$

  所以有:

$$
ans = \prod_{i = 1}^{n} \frac{a_i!}{(a_i - i + n)!} \prod_{i \leqslant i < j \leqslant n}[(a_i - i) - (a_j - j)]
$$

  現在的問題轉化爲計算右半部分。

  不難注意到 $(a_i - i) - (a_j - j)$ 不會太大,並且總是正數。

  所以考慮直接計算每種值出現了多少次。

  這個是基礎 NTT 操作。

  然後就做完了。

Code

/**
 * loj
 * Problem#6051
 * Accepted
 * Time: 4126ms
 * Memory: 51352k
 */
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef bool boolean;

#define ll long long

const int Mod = 1004535809;
const int N = 1 << 22;
const int bzmax = 23;
const int g = 3;

void exgcd(int a, int b, int& x, int& y) {
	if (!b) {
		x = 1, y = 0;
	} else {
		exgcd(b, a % b, y, x);
		y -= (a / b) * x;
	}
}

int inv(int a) {
	int x, y;
	exgcd(a, Mod, x, y);
	return (x < 0) ? (x + Mod) : (x);
}

template <const int Mod = :: Mod>
class Z {
	public:
		int v;
		
		Z() : v(0) {	}
		Z(int v) : v(v) {	}
		Z(ll x) : v(x % Mod) {	}
		
		Z operator + (Z b) {
			int x = v + b.v;
			return Z((x >= Mod) ? (x - Mod) : (x));
		}
		Z operator - (Z b) {
			int x = v - b.v;
			return Z((x < 0) ? (x + Mod) : (x));
		}
		Z operator * (Z b) {
			return Z(1ll * v * b.v);
		}
		Z operator ~ () {
			return inv(v);
		}
		Z operator -() {
			return Z(0) - *this;
		}
		
		Z& operator += (Z b) {
			return *this = *this + b;
		}
		Z& operator -= (Z b) {
			return *this = *this - b;
		}
		Z& operator *= (Z b) {
			return *this = *this * b;
		}

//		constexpr operator int () const {
//			return v;
//		}
};

typedef Z<> Zi;

Zi qpow(Zi a, int p) {
	if (p < Mod - 1)
		p += Mod - 1;
	Zi rt = 1, pa = a;
	for ( ; p; p >>= 1, pa = pa * pa) {
		if (p & 1) {
			rt = rt * pa;
		}
	}
	return rt;
}

class NTT {
	private:
		Zi gn[bzmax + 4], _gn[bzmax + 4];
	public:
		
		NTT() {
			for (int i = 0; i <= bzmax; i++) {
				gn[i] = qpow(Zi(g), (Mod - 1) >> i);
				_gn[i] = qpow(Zi(g), -((Mod - 1) >> i));
			}
		}

		void operator () (Zi* f, int len, int sgn) {
			for (int i = 1, j = len >> 1, k; i < len - 1; i++, j += k) {
				if (i < j)
					swap(f[i], f[j]);
				for (k = len >> 1; k <= j; j -= k, k >>= 1);
			}
			
			Zi *wn = (sgn > 0) ? (gn + 1) : (_gn + 1), w, a, b;
			for (int l = 2, hl; l <= len; l <<= 1, wn++) {
				hl = l >> 1, w = 1;
				for (int i = 0; i < len; i += l, w = 1) {
					for (int j = 0; j < hl; j++, w *= *wn) {
						a = f[i + j], b = f[i + j + hl] * w;
						f[i + j] = a + b;
						f[i + j + hl] = a - b;
					}
				}
			}

			if (sgn < 0) {
				Zi invlen = ~Zi(len);
				for (int i = 0; i < len; i++) {
					f[i] *= invlen;
				}
			}
		}

		int correct_len(int len) {
			int m = 1;
			for ( ; m <= len; m <<= 1);
			return m;
		}
} NTT;

const int inf = (signed) (~0u >> 1);

int n;
Zi a[N], b[N];
int A[500005];
Zi fac[N >> 1], _fac[N >> 1];

void init_fac(int n) {
	fac[0] = 1;
	for (int i = 1; i <= n; i++)
		fac[i] = fac[i - 1] * i;
	_fac[n] = ~fac[n];
	for (int i = n; i; i--)
		_fac[i - 1] = _fac[i] * i;
}

int main() {
	scanf("%d", &n);
	int mi = inf, mx = -inf;
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		scanf("%d", A + i);
		mi = min(mi, A[i] - i);
		mx = max(mx, A[i] - i);
	}
	int L = mx - mi + 1, t = NTT.correct_len(L << 1);
	for (int i = 1; i <= n; i++) {
		a[A[i] - i - mi] += 1;
		b[mx - A[i] + i] += 1;
	}
	NTT(a, t, 1);
	NTT(b, t, 1);
	for (int i = 0; i < t; i++)
		a[i] *= b[i];
	NTT(a, t, -1);
	init_fac(mx + n);
	Zi ans = 1;
	for (int i = 1; i <= n; i++)
		ans *= fac[A[i]] * _fac[A[i] - i + n];
	mi -= mx;
	for (int i = 0; i < t; i++) {
		if (i + mi > 0 && a[i].v) {
			ans *= qpow(i + mi, a[i].v);
		}
	}
	printf("%d\n", ans.v);
	return 0;
}
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