【UOJ#275】组合数问题(卢卡斯定理,动态规划)

题面

UOJ

题解

数据范围很大,并且涉及的是求值,没法用矩阵乘法考虑。

发现\(k\)的限制是,\(k\)是一个质数,那么在大组合数模小质数的情况下可以考虑使用卢卡斯定理。

卢卡斯定理写出来是\(Lucas(n,m)=Lucas(n/K,m/K)*Lucas(n\%K,m\%K)\)

显然只要有任何一个\(Lucas(n\%K,m\%K)=C_{n\%K}^{m\%K}\)是\(K\)的倍数那么当前数就会是\(K\)的倍数。因为\(K\)是质数,并且组合数的上下都小于\(K\),因此这个值是\(K\)的倍数的时候,当且仅当\(m\%K>n\%K\)。那么整个式子我们理解为,把\(n,m\)按照\(K\)进制分解,当且仅当存在至少一位上有\(m\)的这一位大于\(n\)的这一位成立。分解为\(K\)进制之后最多\(logn\)大概是\(60\)位,可以大力考虑\(dp\)。

设\(f[i][0/1][0/1][0/1][0/1]\)表示当且考虑到了第\(i\)位,第一个数是否卡在上界\(n\),第二个数是否卡在上界\(m\),第二个数是否卡在上界第一个数,前面是否至少已经存在一位满足第二个数大于第一个数了。这样子\(dp\)好复杂,我们用总方案减去不合法的,设\(f[i][0/1][0/1]\)表示当且是否卡在边界上,强制没有任何一位满足第二个数大于第一个数。总数很好算,减一下就好了。

#include<iostream>
#include<cstdio>
#include<cstring>
using namespace std;
#define MOD 1000000007
void add(int &x,int y){x+=y;if(x>=MOD)x-=MOD;}
long long n,m;int T,K,f[65][2][2],sn[65],tn,sm[65],tm,ans;
int main()
{
cin>>T>>K;
while(T--)
{
cin>>n>>m;m=min(n,m);tn=tm=0;
ans=(((1+m)%MOD)*(m%MOD)%MOD*500000004%MOD+((n-m+1)%MOD)*((m+1)%MOD)%MOD)%MOD;
for(;n;n/=K,m/=K)sn[++tn]=n%K,sm[++tm]=m%K;
memset(f,0,sizeof(f));f[tn+1][1][1]=1;
for(int i=tn;i;--i)
for(int j=0;j<2;++j)
for(int k=0;k<2;++k)
if(f[i+1][j][k])
for(int x=0;x<=(j?sn[i]:K-1);++x)
for(int y=0;y<=(k?sm[i]:K-1)&&y<=x;++y)
add(f[i][j&(x==sn[i])][k&(y==sm[i])],f[i+1][j][k]);
for(int i=0;i<2;++i)
for(int j=0;j<2;++j)
add(ans,MOD-f[1][i][j]);
printf("%d\n",ans);
}
return 0;
}

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