【ZOJ3899】State Reversing

Description

有$N$个不同的怪兽，编号从$1$ 到$N$。Yukari有$M$个相同的房间，编号为$1$到$M$。每个房间是无限大的，每个房间有两种状态：可以住或者不可以住（一开始所有的房间都可以住）。Yukari每天都会选定一个区间 $[l,r]$，把编号在这个区间的房间状态反转（可以住改成不可以住，不可以住改成可以住）。怪兽只能住在“可以住”的房间。每间“可以住”的房间至少有一个怪兽。

Yukari想知道，每次反转后，有多少种方法为这些怪兽分配房间。两种方法（方法$A$和方法$B$）认为是同种方法当且仅当对于方案$A$中任意一个房间$x$，在方案$B$中存在一个房间$y$使得房间$x$和房间$y$住的怪兽的编号集合是一样的。换句话说，房间是相同的。

Input

第一行一个整数 $T(T≤5)$ ，表示数据组数。

接下来三个整数 $N,M,Q(1≤M≤N≤10^5,Q≤10^5)$ ，分别表示怪兽数、房间数、操作次数。

接下来$Q$行，每行两个整数 $l,r(1≤l≤r≤M)$ ，表示Yukari会反转区间 $[l,r]$ 的状态。

方案数对$880803841$取模

Output

对于每次操作，输出进行反转操作后为怪兽分配房间的方案数。

把$n$个有标号的球求放到$m$个无标号的非空盒子里，发现就是第二类斯特林数，因为$m$会变，所以等价于求斯特林行。

先考虑求出$n$个有标号的球出放到$m$个有标号的非空盒子里，即为${n \brace m}m!$

设

\[f_i={n \brace i}i!
\]

考虑进行容斥，设$g_i$代表$n$个有标号的球放到$i$个有标号的盒子里的方案数，则有

\[g_i=i^n
\]

显然有

\[g_k=\sum_{i=0}^k\binom{k}{i}f_i
\]

二项式反演

\[\begin{aligned}
f_k&=\sum_{i=0}^k(-1)^i\binom{k}{i}g_{k-i}\\
&=\sum_{i=0}^k(-1)^i\frac{k!}{(k-i)!i!}(k-i)^n\\
&=k!\sum_{i=0}^k\frac{(-1)^i}{i!}\frac{(k-i)^n}{(k-i)!}
\end{aligned}
\]

所以

\[{n\brace k}=\sum_{i=0}^k\frac{(-1)^i}{i!}\frac{(k-i)^n}{(k-i)!}
\]

然后卷一下子就行了，维护用个线段树就好

Code:

#include <cstdio>

#include <algorithm>

const int mod=880803841,G=26,Gi=711418487;

const int N=1e5+10;

#define add(a,b) ((a+b)%mod)

#define mul(a,b) (1ll*(a)*(b)%mod)

int qp(int d,int k){int f=1;while(k){if(k&1)f=mul(f,d);d=mul(d,d),k>>=1;}return f;}

int n,m,q,a[N<<3],b[N<<3],turn[N<<3],fac[N<<3],len,L;

void NTT(int *a,int typ)

{

    for(int i=1;i<len;i++) if(i<turn[i]) std::swap(a[i],a[turn[i]]);

    for(int le=1;le<len;le<<=1)

    {

        int wn=qp(typ?G:Gi,(mod-1)/(le<<1));

        for(int p=0;p<len;p+=le<<1)

        {

            int w=1;

            for(int i=p;i<p+le;i++,w=mul(w,wn))

            {

                int tx=a[i],ty=mul(w,a[i+le]);

                a[i]=add(tx,ty);

                a[i+le]=add(tx,mod-ty);

            }

        }

    }

    if(!typ)

    {

        int inv=qp(len,mod-2);

        for(int i=0;i<len;i++) a[i]=mul(a[i],inv);

    }

}

int sum[N<<2],tag[N<<2];

#define ls id<<1

#define rs id<<1|1

void build(int id,int l,int r)

{

    tag[id]=0,sum[id]=r+1-l;

    if(l==r) return;

    int mid=l+r>>1;

    build(ls,l,mid),build(rs,mid+1,r);

}

void pushdown(int id,int l,int r)

{

    if(tag[id])

    {

        int mid=l+r>>1;

        sum[ls]=mid+1-l-sum[ls];

        sum[rs]=r-mid-sum[rs];

        tag[ls]^=1,tag[rs]^=1,tag[id]^=1;

    }

}

void change(int id,int L,int R,int l,int r)

{

    if(L==l&&R==r)

    {

        sum[id]=R+1-L-sum[id];

        tag[id]^=1;

        return;

    }

    pushdown(id,L,R);

    int Mid=L+R>>1;

    if(r<=Mid) change(ls,L,Mid,l,r);

    else if(l>Mid) change(rs,Mid+1,R,l,r);

    else change(ls,L,Mid,l,Mid),change(rs,Mid+1,R,Mid+1,r);

    sum[id]=sum[ls]+sum[rs];

}

int main()

{

    int T;scanf("%d",&T);

    while(T--)

    {

        scanf("%d%d%d",&m,&n,&q);

        len=1,L=-1;

        while(len<=m<<1) len<<=1,++L;

        for(int i=0;i<len;i++) a[i]=b[i]=0,turn[i]=turn[i>>1]>>1|(i&1)<<L;

        fac[0]=1;for(int i=1;i<=m;i++) fac[i]=mul(fac[i-1],i);

        a[m]=b[m]=qp(fac[m],mod-2);

        for(int i=m-1;~i;i--) b[i]=a[i]=mul(a[i+1],i+1);

        for(int i=1;i<=m;i+=2) a[i]=mod-a[i];

        for(int i=0;i<=m;i++) b[i]=mul(b[i],qp(i,m));

        NTT(a,1),NTT(b,1);

        for(int i=0;i<len;i++) a[i]=mul(a[i],b[i]);

        NTT(a,0);

        build(1,1,n);

        for(int l,r,i=1;i<=q;i++)

        {

            scanf("%d%d",&l,&r);

            change(1,1,n,l,r);

            printf("%d\n",a[sum[1]]);

        }

    }

    return 0;

}

2018.12.22