2021牛客暑期多校训练营2 B-Cannon(组合+推式子)

B-Cannon

首先nnn个炮在一行操作一次的方案数为2(n−2)2(n-2)2(n2):前面两个炮只能向右吃,最后两个跑只能向左吃,而其余的炮既可以向左也可以向右,于是有4+2(n−4)4+2(n-4)4+2(n4)

于是操作mmm次的操作排列的方案数2m(n−2)(n−3)...(n−m−1)=2m(n−2)!(n−2−m)!2^m(n-2)(n-3)...(n-m-1)=2^m\frac {(n-2)!}{(n-2-m)!}2m(n2)(n3)...(nm1)=2m(n2m)!(n2)!


n=a−2,m=b−2n=a-2,m=b-2n=a2,m=b2

首先选择从kkk选择iii次操作第一行,选择k−ik-iki次操作第二行,而问题一还需要从kkk个位置选择出iii个按序放置操作序列,而问题二必须强制第一行操作放置在第二行操作前面,由此有:

对于问题1即是求
∑0≤i≤k(ki){2in!(n−i)!}×{2k−im![m−(k−i)]!}=2k∑0≤i≤kk!i!(k−i)!⋅n!(n−i)!⋅m![m−(k−i)]!=2kk!∑0≤i≤k(ni)(mk−i)=2kk!(n+mk)\begin{aligned} &\sum_{0\leq i\leq k}\dbinom{k}{i}\{2^i\frac{n!}{(n-i)!}\}×\{2^{k-i}\frac{m!}{[m-(k-i)]!}\}\\ \\&=2^k\sum_{0\leq i\leq k}\frac{k!}{i!(k-i)!}·\frac{n!}{(n-i)!}·\frac{m!}{[m-(k-i)]!}\\ \\&=2^kk!\sum_{0\leq i\leq k} \dbinom{n}{i}\dbinom{m}{k-i}\\\\&=2^kk!\dbinom{n+m}{k} \end{aligned}0ik(ik){2i(ni)!n!}×{2ki[m(ki)]!m!}=2k0iki!(ki)!k!(ni)!n![m(ki)]!m!=2kk!0ik(in)(kim)=2kk!(kn+m)


对于问题2即是求
∑0≤i≤k{2in!(n−i)!}×{2k−im![m−(k−i)]!}=2k∑0≤i≤kn!(n−i)!×m![m−(k−i)]!=2kn!m!(n+m−k)!∑0≤i≤k(n+m−k)!(n−i)![m−(k−i)]!=2kn!m!(n+m−k)!∑0≤i≤k(n+m−kn−i)=2kn!m!(n+m−k)!∑n−k≤i≤n(n+m−kj)\begin{aligned} &\sum_{0\leq i\leq k}\{2^i\frac{n!}{(n-i)!}\}×\{2^{k-i}\frac{m!}{[m-(k-i)]!}\}\\\\&=2^k\sum_{0\leq i\leq k}\frac{n!}{(n-i)!}×\frac{m!}{[m-(k-i)]!}\\\\&=2^k\frac{n!m!}{(n+m-k)!}\sum_{0\leq i\leq k}\frac{(n+m-k)!}{(n-i)![m-(k-i)]!}\\\\&=2^k\frac{n!m!}{(n+m-k)!}\sum_{0\leq i\leq k}\dbinom{n+m-k}{n-i}\\\\&=2^k\frac{n!m!}{(n+m-k)!}\sum_{n-k\leq i\leq n}\dbinom{n+m-k}{j} \end{aligned}0ik{2i(ni)!n!}×{2ki[m(ki)]!m!}=2k0ik(ni)!n!×[m(ki)]!m!=2k(n+mk)!n!m!0ik(ni)![m(ki)]!(n+mk)!=2k(n+mk)!n!m!0ik(nin+mk)=2k(n+mk)!n!m!nkin(jn+mk)
其中下面一项是组合数种的连续多项之和,考虑前缀和!

∑n−k≤j≤n(n+m−kj)=∑0≤j≤n(n+m−kj)−∑0≤j≤n−k−1(n+m−kj)=∑0≤j≤n(n+m−kj)−∑0≤j≤n−k−1(n+m−kn+m−k−j)=∑0≤j≤n(n+m−kj)−∑m+1≤j≤n+m−k(n+m−kj)=∑0≤j≤n(n+m−kj)−{∑0≤j≤n+m−k(n+m−kj)−∑0≤j≤m(n+m−kj)}=∑0≤j≤n(n+m−kj)+∑0≤j≤m(n+m−kj)−2n+m−k=sum(n+m−k)\begin{aligned} &\sum_{n-k\leq j\leq n}\dbinom{n+m-k}{j}\\\\&=\sum_{0\leq j\leq n}\dbinom{n+m-k}{j}-\sum_{0\leq j\leq n-k-1}\dbinom{n+m-k}{j}\\\\&=\sum_{0\leq j\leq n}\dbinom{n+m-k}{j}-\sum_{0\leq j\leq n-k-1}\dbinom{n+m-k}{n+m-k-j}\\\\&=\sum_{0\leq j\leq n}\dbinom{n+m-k}{j}-\sum_{m+1\leq j\leq n+m-k}\dbinom{n+m-k}{j}\\\\&=\sum_{0\leq j\leq n}\dbinom{n+m-k}{j}-\{\sum_{0\leq j\leq n+m-k}\dbinom{n+m-k}{j}-\sum_{0\leq j\leq m}\dbinom{n+m-k}{j}\}\\\\&=\sum_{0\leq j\leq n}\dbinom{n+m-k}{j}+\sum_{0\leq j\leq m}\dbinom{n+m-k}{j}-2^{n+m-k}=\text{sum}(n+m-k) \end{aligned}nkjn(jn+mk)=0jn(jn+mk)0jnk1(jn+mk)=0jn(jn+mk)0jnk1(n+mkjn+mk)=0jn(jn+mk)m+1jn+mk(jn+mk)=0jn(jn+mk){0jn+mk(jn+mk)0jm(jn+mk)}=0jn(jn+mk)+0jm(jn+mk)2n+mk=sum(n+mk)

考虑求出Sn,m=∑i=0m(ni)S_{n,m}=\sum_{i=0}^{m}\dbinom{n}{i}Sn,m=i=0m(in)关于nnn的递推式

Sn,m=∑i=0m(ni)=∑i=0m[(n−1i)+(n−1i−1)]=Sn−1,m+Sn−1,m−1\begin{aligned} S_{n,m}=\sum_{i=0}^{m}\dbinom{n}{i}&=\sum_{i=0}^{m}[\dbinom{n-1}{i}+\dbinom{n-1}{i-1}]\\&=S_{n-1,m}+S_{n-1,m-1} \end{aligned}Sn,m=i=0m(in)=i=0m[(in1)+(i1n1)]=Sn1,m+Sn1,m1

Sn−1,m=∑i=0m(n−1i)=Sn−1,m−1+(n−1m)\begin{aligned} S_{n-1,m}=\sum_{i=0}^{m}\dbinom{n-1}{i}&=S_{n-1,m-1}+\dbinom{n-1}{m} \end{aligned}Sn1,m=i=0m(in1)=Sn1,m1+(mn1)

带入可得出
Sn,m=2Sn−1,m−(n−1m)S_{n,m}=2S_{n-1,m}-\dbinom{n-1}{m} Sn,m=2Sn1,m(mn1)


由此可得出
sum(x)=∑0≤j≤n(xj)+∑0≤j≤m(xj)−2x=Sx,n+Sx,m−2x=2sum(x−1)−(x−1n)−(x−1m)\begin{aligned} \text{sum}(x)&=\sum_{0\leq j\leq n}\dbinom{x}{j}+\sum_{0\leq j\leq m}\dbinom{x}{j}-2^{x}\\\\&=S_{x,n}+S_{x,m}-2^x\\\\&=2\text{sum}(x-1)-\dbinom{x-1}{n}-\dbinom{x-1}{m} \end{aligned}sum(x)=0jn(jx)+0jm(jx)2x=Sx,n+Sx,m2x=2sum(x1)(nx1)(mx1)


Code

#include<bits/stdc++.h>
using namespace std;
using ll=long long;
template <class T=int> T rd()
{T res=0;T fg=1;char ch=getchar();while(!isdigit(ch)) {if(ch=='-') fg=-1;ch=getchar();}while( isdigit(ch)) res=(res<<1)+(res<<3)+(ch^48),ch=getchar();return res*fg;
}
const ll mod=1e9+9;
ll qmi(ll a,ll b)
{ll v=1;while(b){if(b&1) v=v*a%mod;b>>=1;a=a*a%mod;}return v;
}
int n,m;
ll inv[10000010];
void solve1()
{ll ans=1;ll Two=1,Fact=1;ll C=1;for(int i=1;i<=n+m;i++){Two=Two*2%mod;Fact=Fact*i%mod;C=C*(n+m-i+1)%mod*inv[i]%mod;ans^=((Two*Fact%mod*C%mod)+mod)%mod;}printf("%lld ",ans);
}
ll sum[10000010];void solve2()
{ll Cn=1,Cm=1;sum[0]=1;for(int i=1;i<=min(n,m);i++) sum[i]=2*sum[i-1]%mod;for(int i=min(n,m)+1;i<=n+m;i++){sum[i]=2*sum[i-1]-(i>n?Cn:0)-(i>m?Cm:0);if(i>n) Cn=Cn*i%mod*inv[i-n]%mod;if(i>m) Cm=Cm*i%mod*inv[i-m]%mod;sum[i]=(sum[i]%mod+mod)%mod;}ll Factn=1,Factm=1,Two=1;for(int i=1;i<=n;i++) Factn=Factn*i%mod;for(int i=1;i<=m;i++) Factm=Factm*i%mod;ll Inv=1;for(int i=1;i<=n+m;i++) Inv=Inv*inv[i]%mod;ll ans=Two*Factn%mod*Factm%mod*Inv%mod*sum[n+m]%mod;for(int i=1;i<=n+m;i++){Two=Two*2%mod;Inv=Inv*(n+m-i+1)%mod;ans^=((Two*Factn%mod*Factm%mod*Inv%mod*sum[n+m-i]%mod)+mod)%mod;}printf("%lld\n",ans);
}
int main()
{n=rd()-2,m=rd()-2;inv[1]=1;for(int i=2;i<=n+m;i++) inv[i]=(mod-mod/i*inv[mod%i]%mod)%mod;solve1();solve2();return 0;
}

看着公式写代码都写了好长时间,wtcl

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