关于一种计数的讨论、ARC212C Solution

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在 ARC212C 中,我们遇到了一种形如:

已知:

\sum _{i=0} ^{n} x_i=ki=0∑n​xi​=k

求所有:

\prod _{i=0} ^{n} x_ii=0∏n​xi​

的和的题,这引发我们对组合数学的进一步思考。

原式化简

我们可以注意到,如果想要 \prod _{i=0} ^{n} x_i∏i=0n​xi​ 产生贡献,那么 \forall x_i∀xi​ 都不能为 0 。

由此我们可以将题面转化一下,可以理解为将 kk 个球放入 mm 个盒子中,且盒子内不为空,求每个盒子选出一个球的方案数。

可以考虑插板法,我们发现,选出来的 mm 个球与所插 m-1m−1 个板是交替出现的,由此我们可以把它们一起视作板,这样下来就将题目再次转化为了在 k-mk−m 个球中插入 2 \times m-12×m−1 个板。

即原题的答案是:

\binom {k+m-1}{2 \times m-1}(2×m−1k+m−1​)

例题(ARC212C)

题目

有白球。首先,你把每个球涂成红色或蓝色。

然后,你把这些 NN 红色或蓝色的彩绘球放在 MM 可区分的盒子里。

设 a_iai​ 和 b_ibi​ 分别为 ii \第1个盒子中红色球和蓝色球的个数。

求出 \prod_{1\leq i \le M}|a_i-b_i|∏1≤i≤M​∣ai​−bi​∣ 对所有放置球的方式取模 998244353998244353 的和。

这里,两种放置球的方法是不同的,当且仅当 a_iai​ 和 b_ibi​ 中至少有一个对于某些 ii 是不同的。

特别是,球彼此之间是无法区分的。

Solution

我们发现一种分配的方案产生的贡献是 a_iai​ 和 b_ibi​ 的差的绝对值,所以考虑先从 nn 个球中选出 ii 个球(ii 为偶数),分成 i \div 2i÷2 组,每组为一红一蓝,这些球是不会做出贡献的,那么把它分在 mm 个盒子里的方案数是 \binom {i \div 2 + m-1}{m-1}(m−1i÷2+m−1​)(其实就是插板法)。

剩下 n-in−i 个白色小球要放在 mm 个篮子里面,且在同一篮子里的白色小球颜色一致。

其实就是

已知:

\sum _{i=0} ^{n} x_i=n-ii=0∑n​xi​=n−i

求所有:

\prod _{i=0} ^{n} x_ii=0∏n​xi​

的和。

只不过需注意的是每个篮子中可以有两种染色方案,所以最终答案乘一个 2^m2m 即可。

最终答案就是:

\sum _{i=0}^{n} \binom {i \div 2 + m-1}{m-1} \times \binom {n-i+m-1}{2 \times m-1} \times 2^m \ i \\equiv 0 \\mod 2i=0∑n​(m−1i÷2+m−1​)×(2×m−1n−i+m−1​)×2m i≡0mod2

Code

复制代码

#include <bits/stdc++.h> #define pll pair<ll,ll> #define pld pair<ld,ld> typedef long long ll; typedef long double ld; typedef int praise_long_long; namespace io { using namespace std; inline ll read () { char x=getchar(); ll ans=0,f=1; while (x<'0'||x>'9') { if (x=='-') { f*=(-1); } x=getchar(); } while (x>='0'&&x<='9') { ans*=10; ans+=(x-'0'); x=getchar(); } return ans*f; } void print (ll x) { if (x<0) { x=-x; putchar('-'); } if (x>=10) { print(x/10); } putchar(x%10+'0'); } } using namespace io; const ll N=2e7+5,mod=998244353,inf=2e18; const ld eps=1e-6; ll n,m,sum[N],inv[N],ans; inline void init () { inv[0]=inv[1]=1; for (ll i=2;i<=N-5;i++) { inv[i]=(mod-mod/i)*inv[mod%i]%mod; } sum[0]=1; for (ll i=1;i<=N-5;i++) { inv[i]*=inv[i-1]; sum[i]=sum[i-1]*i; sum[i]%=mod; inv[i]%=mod; } } inline ll C (ll x,ll y) { if (x<y||y<0) { return 0; } return sum[x]*inv[y]%mod*inv[x-y]%mod; } inline ll qpow (ll x,ll y) { ll cnt=1; while (y) { if (y&1) { cnt*=x; cnt%=mod; } x*=x; x%=mod; y>>=1; } return cnt; } inline void solve () { n=read(),m=read(); for (ll i=0;i<=n;i+=2) { ll num=n-i; ans+=C((i>>1)+m-1,m-1)%mod*C(num+m-1,m*2-1)%mod; ans%=mod; } print(ans*qpow(2,m)%mod); } praise_long_long main () { // freopen(".in","r",stdin); // freopen(".out","w",stdout); ll T=1; // T=read(); init(); while (T--) { solve(); } return 0; } /**/

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