正题

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题目大意

一张随机的$n$个点的竞赛图，给出它的$m$条相互无交简单路径，求这张竞赛图的期望强联通分量个数。

$1\le n,m\le 10^5$

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解题思路

先考虑$m=0$的做法，此时我们考虑一个强联通块的贡献，注意到竞赛图中强联通块的会构成一条链的形式，枚举一个大小$S$，那么此时联通块内到联通块外的边方向确定，那么这个联通块产生贡献的的概率就是${\frac{1}{2}}^{S(n-S)}$，选出这个联通块的方案就是$\left(\genfrac{}{}{0ex}{}{n}{i}\right)$。
那么答案就是
$$\sum _{i=1}^n{\frac{1}{2}}^{S(n-S)}\left(\genfrac{}{}{0ex}{}{n}{i}\right)$$

考虑包含给出路径的情况，因为无交，所以点的编号不影响答案，只有路径长度影响方案。

考虑一条路径对一个强联通分量造成的贡献，考虑如果一条链的一半在这个块内，一条在这个块外，那么就会确定一条边的方案。所以除数要除以$2$。

把单点看成链的话，那么一个块由多条链组成，对于每条链构建一个形如
$$1+2x+2x^2+...+2x^{l-1}+x^{l-1}$$
的多项式，然后跑分治$NTT$乘起来再用上面的式子做就好了。

时间复杂度$O(n{\log }^{2}n)$

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code

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#include<cctype>
#define ll long long
using namespace std;
const ll N=4e5+10,T=20,P=998244353;
struct Poly{ll a[N],n;
}F[T];
ll n,m,a[N],r[N],x[N],y[N];
bool v[T];
ll read(){ll x=0,f=1;char c=getchar();while(!isdigit(c)){if(c=='-')f=-f;c=getchar();}while(isdigit(c)){x=(x<<1)+(x<<3)+c-'0';c=getchar();}return x*f;
}
ll power(ll x,ll b){ll ans=1;while(b){if(b&1)ans=ans*x%P;x=x*x%P;b>>=1;}return ans;
}
void NTT(ll *f,ll n,ll op){for(ll i=0;i<n;i++)if(i<r[i])swap(f[i],f[r[i]]);for(ll p=2;p<=n;p<<=1){ll tmp=power(3,(P-1)/p),len=p>>1;if(op==-1)tmp=power(tmp,P-2);for(ll k=0;k<n;k+=p){ll buf=1;for(ll i=k;i<k+len;i++){ll tt=buf*f[i+len]%P;f[i+len]=(f[i]-tt+P)%P;f[i]=(f[i]+tt)%P;buf=buf*tmp%P;}}}if(op==-1){ll invn=power(n,P-2);for(ll i=0;i<n;i++)f[i]=f[i]*invn%P;}return;
}
void Mul(Poly &F,Poly &G){ll n=1;while(n<F.n+G.n)n<<=1;for(ll i=0;i<F.n;i++)x[i]=F.a[i];for(ll i=0;i<G.n;i++)y[i]=G.a[i];for(ll i=F.n;i<n;i++)x[i]=0;for(ll i=G.n;i<n;i++)y[i]=0;for(ll i=0;i<n;i++)r[i]=(r[i>>1]>>1)|((i&1)?(n>>1):0);NTT(x,n,1);NTT(y,n,1);for(ll i=0;i<n;i++)x[i]=x[i]*y[i]%P;NTT(x,n,-1);for(ll i=0;i<n;i++)F.a[i]=x[i];F.n=F.n+G.n-1;return; 
}
ll Find(){for(ll i=0;i<T;i++)if(!v[i]){v[i]=1;return i;}
}
ll Solve(ll l,ll r){if(l==r){ll p=Find();F[p].a[0]=1;F[p].a[a[l]]=1;for(ll i=1;i<a[l];i++)F[p].a[i]=2;F[p].n=a[l]+1;return p;}ll mid=(l+r)>>1;ll ls=Solve(l,mid),rs=Solve(mid+1,r);Mul(F[ls],F[rs]);v[rs]=0;return ls;
}
signed main()
{freopen("graph.in","r",stdin);freopen("graph.out","w",stdout);n=read();m=read();ll sum=n,ans=0;for(ll i=1;i<=m;i++){a[i]=read();sum-=a[i];for(ll j=1,x;j<=a[i];j++)x=read();}while(sum)a[++m]=1,sum--;ll p=Solve(1,m);for(ll i=0;i<n;i++)(ans+=F[p].a[i]*power((P+1)/2,i*(n-i))%P)%=P;printf("%lld\n",ans);return 0;
}