Solution -「LOJ #138」「模板」类欧几里得算法
Link.
组询问,每次给出 ,求
,,。
类欧模板题的集大成者。
令 表示所求答案,尝试通过分类讨论递归到不同的情况求解。
-
预处理 次多项式 的各项系数,这个就能直接算出来。
-
否则若
递归处理。
-
否则若
类似 2.,最终得到
递归处理。
-
对于其余情况
考虑把高斯函数丢到求和指标上,注意到
以此替代 ,并交换求和顺序,得到
前半部分直接计算,研究后半部分,发现最后一个求和符号是 ,枚举次数将其展开:
其中 枚举 的次数; 枚举 的次数; 枚举原来的 。这样也能递归求解了。
递归中指标变换形如欧几里得算法,设指标值域为 ,,则复杂度为 。
实现时,可以对于 ,一次算出所有可能的 的值。
/*~Rainybunny~*/
#include <cstdio>
#include <cassert>
#include <iostream>
#define rep( i, l, r ) for ( int i = l, rep##i = r; i <= rep##i; ++i )
#define per( i, r, l ) for ( int i = r, per##i = l; i >= per##i; --i )
typedef long long LL;
const int MOD = 1e9 + 7;
int comb[15][15];
inline void subeq( int& a, const int b ) { ( a -= b ) < 0 && ( a += MOD ); }
inline int sub( int a, const int b ) { return ( a -= b ) < 0 ? a + MOD : a; }
inline int mul( const long long a, const int b ) { return int( a * b % MOD ); }
inline int add( int a, const int b ) { return ( a += b ) < MOD ? a : a - MOD; }
inline void addeq( int& a, const int b ) { ( a += b ) >= MOD && ( a -= MOD ); }
inline int mpow( int a, int b ) {
int ret = 1;
for ( ; b; a = mul( a, a ), b >>= 1 ) ret = mul( ret, b & 1 ? a : 1 );
return ret;
}
struct PowerPoly {
int n, a[12];
PowerPoly() {}
PowerPoly( const int k ): n( k ) {
static int mat[15][15];
for ( int i = 0, p = 0; i <= n + 1; ++i ) {
addeq( p, mpow( i, n ) );
mat[i][n + 2] = p;
}
rep ( i, 0, n + 1 ) {
for ( int j = 0, p = 1; j <= n + 1; ++j, p = mul( p, i ) ) {
mat[i][j] = p;
}
}
rep ( i, 0, n + 1 ) {
int p = -1;
rep ( j, i, n + 1 ) if ( mat[j][i] ) { p = j; break; }
assert( ~p );
if ( p != i ) std::swap( mat[i], mat[p] );
int iv = mpow( mat[i][i], MOD - 2 );
rep ( j, i + 1, n + 1 ) {
int t = mul( iv, mat[j][i] );
rep ( l, i, n + 2 ) subeq( mat[j][l], mul( mat[i][l], t ) );
}
}
per ( i, n + 1, 0 ) {
a[i] = mul( mat[i][n + 2], mpow( mat[i][i], MOD - 2 ) );
rep ( j, 0, i - 1 ) subeq( mat[j][n + 2], mul( a[i], mat[j][i] ) );
}
}
inline int operator () ( LL x ) const {
int ret = 0; x %= MOD;
for ( int i = 0, p = 1; i <= n + 1; ++i, p = mul( x, p ) ) {
addeq( ret, mul( a[i], p ) );
}
return ret;
}
};
const PowerPoly pwr[11]
= { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };
struct Atom {
int res[11][11];
Atom(): res{} {}
inline int* operator [] ( const int k ) { return res[k]; }
};
/* *
* calculate \sum_{x=0}^n x^{k_1} \lfloor \frac{ax+b}{c} \rfloor^{k_2},
* where k_1+k_2 <= 10.
* */
inline Atom solve( const LL n, const LL a, const LL b, const LL c ) {
Atom ret; LL m = ( a * n + b ) / c;
if ( !a || 1ll * a * n + b < c ) {
rep ( k1, 0, 10 ) {
int t = int( m % MOD ), p = 1;
rep ( k2, 0, 10 - k1 ) {
ret[k1][k2] = mul( p, pwr[k1]( n ) );
p = mul( p, t );
}
}
return ret;
}
if ( a >= c ) {
Atom tmp( solve( n, a % c, b, c ) );
rep ( k1, 0, 10 ) rep ( k2, 0, 10 - k1 ) {
int t = int( ( a / c ) % MOD ), p = 1;
rep ( i, 0, k2 ) {
addeq( ret[k1][k2], mul( comb[k2][i],
mul( p, tmp[k1 + i][k2 - i] ) ) );
p = mul( p, t );
}
}
return ret;
}
if ( b >= c ) {
Atom tmp( solve( n, a, b % c, c ) );
rep ( k1, 0, 10 ) rep ( k2, 0, 10 ) {
int t = int( ( b / c ) % MOD ), p = 1;
rep ( i, 0, k2 ) {
addeq( ret[k1][k2], mul( comb[k2][i],
mul( p, tmp[k1][k2 - i] ) ) );
p = mul( p, t );
}
}
return ret;
}
Atom tmp( solve( m - 1, c, c - b - 1, a ) );
rep ( k1, 0, 10 ) {
int t = int( m % MOD ), p = 1;
rep ( k2, 0, 10 - k1 ) {
ret[k1][k2] = mul( p, pwr[k1]( n ) );
rep ( i, 0, k2 - 1 ) rep ( j, 0, k1 + 1 ) {
subeq( ret[k1][k2], mul( comb[k2][i],
mul( pwr[k1].a[j], tmp[i][j] ) ) );
}
p = mul( t, p );
}
}
return ret;
}
int main() {
comb[0][0] = 1;
rep ( i, 1, 10 ) {
comb[i][0] = 1;
rep ( j, 1, i ) comb[i][j] = add( comb[i - 1][j - 1], comb[i - 1][j] );
}
int n, a, b, c, k1, k2, T;
for ( scanf( "%d", &T ); T--; ) {
scanf( "%d %d %d %d %d %d", &n, &a, &b, &c, &k1, &k2 );
printf( "%d\n", solve( n, a, b, c )[k1][k2] );
}
return 0;
}
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