[TJOI2018]教科书般的亵渎 组合数学+递推

原题:https://www.luogu.org/problemnew/show/P4593

题解:让你们见识一下教科书般的亵渎。玩过炉石传说的都知道,当连续一段的ai中少一个时就要再放一张亵渎。所以亵渎的张数是m+1。答案就是\sum_{i=1}^{n} i^k。这里可以用递推的方法。

设          s(n,k)=\sum_{i=1}^n i^k

有          (n+1)^k-n^k=C_{k}^0n^k+C_k^1n^{k-1}+...+C_{k}^k-n^k=\sum_{i=1}^kC_k^i*n^{k-i};  

累加得  (n+1)^k-1=\sum_{i=1}^kC_k^i*\sum_{j=1}^nj^{k-i}=\sum_{i=1}^kC_k^i*s(n,k-i)

整理得  s(n,k)=\frac{(n+1)^{k+1}-1-\sum_{i=2}^{k+1}C_{k+1}^i*s(n,k+1-i)}{k+1}

计算答案是模拟就行了。推清楚亵渎的过程。

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm> 
#include<cmath>
#define ll long long
using namespace std;
const int N=55,M=1e9+7;
ll fac[N+10],inv[N+10],sum[N+10],a[N+10],n;
int t,m; 

ll pow_mod(ll a,ll b){
	ll ans=1;
	while(b){
		if(b&1) ans=ans*a%M;
		b>>=1;a=a*a%M; 
	}
	return ans%M;
}

inline void init(){
	fac[0]=1;a[0]=0;
	for(int i=1;i<=N;i++) fac[i]=fac[i-1]*i%M;
	inv[N]=pow_mod(fac[N],M-2);
	for(int i=N-1;i>=0;i--) inv[i]=inv[i+1]*(i+1)%M;
}
inline ll c(int n,int m){
	return fac[n]*inv[m]%M*inv[n-m]%M;
}
inline ll calc(ll n,int k){
	sum[0]=n%M;
	for(int i=1;i<=k;i++){
		sum[i]=pow_mod(n+1,i+1)-1;
		ll s=0; 
		for(int j=2;j<=i+1;j++) {
			s=(s+c(i+1,j)*sum[i+1-j])%M; 
		}
		sum[i]=(sum[i]+M-s)%M*pow_mod(i+1,M-2)%M;
	}
	return sum[k];	
}
int main(){
	init();
	scanf("%d",&t);
	while(t--){
		scanf("%lld%d",&n,&m);
		for(int i=1;i<=m;i++) scanf("%lld",&a[i]);
		sort(a+1,a+m+1);
		ll ans=0;ll now=n;
		for(int k=1;k<=m+1;k++){
			ans=(ans+calc(now,m+1))%M;
			for(int i=k;i<=m;i++) ans=(ans-pow_mod(a[i],m+1)+M)%M; 
			for(int i=k+1;i<=m;i++) a[i]-=a[k];
			now-=a[k];
		}
		printf("%lld\n",ans);
	}
	return 0;
}

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