• 【LOJ#6718】九个太阳「弱」化版(循环卷积,任意模数NTT)


    题面

    给定 n , K n,K n,K ,满足 K K K 2 2 2 的幂,求
    ∑ K ∣ i , 0 ≤ i ≤ n ( n i ) \sum_{K|i,0\leq i\leq n} {n\choose i} Ki,0in(in)

    998244 998244 998244 8 8 8 53 53 53 取模。

    1 ≤ n ≤ 1 0 15 , 1 ≤ K ≤ 2 15 1\leq n\leq10^{15},1\leq K\leq2^{15} 1n1015,1K215

    题解

    这题网上的题解好像很少。

    LOJ 讨论区给出了常数非常大的单位根反演做法,但是正如 4 楼说的
    在这里插入图片描述
    不难发现这题答案就是 ( 1 + x ) n (1+x)^{n} (1+x)n 进行长度 K K K 的循环卷积的常数项。我们直接循环卷积加快速幂解决。

    但是模数十分阴间,不可做 NTT 模数,于是又得使用任意模数NTT / MTT(那个一点五次方的万能卷积法不行,过不了)。

    这次我终于学懂了,不用 __int128 了,

    我们获得三个同余式子:
    { x ≡ c 1 m o d    m 1 x ≡ c 2 m o d    m 2 x ≡ c 3 m o d    m 3

    {xc1modm1xc2modm2xc3modm3
    xc1xc2xc3modm1modm2modm3

    我们先合并前两个得到 x ≡ k m o d    m 1 m 2 x\equiv k\mod m_1m_2 xkmodm1m2

    我们令 m 1 ′ m_1' m1 m 1 m_1 m1 取模 m 2 m_2 m2 的逆元, m 2 ′ m_2' m2 m 2 m_2 m2 取模 m 1 m_1 m1 的逆元,

    可以得到: k = ( ( c 1 ⋅ m 2 ′ ) % m 1 ⋅ m 2 + ( c 2 ⋅ m 1 ′ ) % m 2 ⋅ m 1 ) % ( m 1 m 2 ) k=\left( (c_1\cdot m_2')\%m_1\cdot m_2 +(c_2\cdot m_1')\%m_2\cdot m_1\right)\%(m_1m_2) k=((c1m2)%m1m2+(c2m1)%m2m1)%(m1m2)

    这个过程是不会爆 l o n g   l o n g \rm long~long long long 的。

    然后令 x = t m 1 m 2 + k x=tm_1m_2+k x=tm1m2+k ,那么
    t m 1 m 2 + k ≡ c 3 m o d    m 3 ⇒ t ≡ ( c 3 − k ) ( m 1 m 2 ) − 1 m o d    m 3 tm_1m_2+k\equiv c_3\mod m_3\\ \Rightarrow t\equiv(c_3-k)(m_1m_2)^{-1}\mod m_3 tm1m2+kc3modm3t(c3k)(m1m2)1modm3

    我们想知道 t m 1 m 2 m o d    m 1 m 2 m 3 tm_1m_2\mod m_1m_2m_3 tm1m2modm1m2m3 的结果,只需要知道 t m o d    m 3 t\mod m_3 tmodm3 的结果就行了。计算 t t t 的过程是不爆 l o n g   l o n g \rm long~long long long 的,也不需要龟速乘。

    这时候我们只需要保证真实的 x < m 1 m 2 m 3 − m 1 m 2 x<m_1m_2m_3-m_1m_2 x<m1m2m3m1m2 ,那么计算 t m 1 m 2 + k tm_1m_2+k tm1m2+k 得到的就是真实的 x x x 对指定 m o d \rm mod mod 的取模结果。

    时间复杂度 O ( K log ⁡ K log ⁡ n ) O(K\log K\log n) O(KlogKlogn)

    CODE

    #include<map>
    #include<set>
    #include<cmath>
    #include<ctime>
    #include<queue>
    #include<stack>
    #include<random>
    #include<bitset>
    #include<vector>
    #include<cstdio>
    #include<cstring>
    #include<iostream>
    #include<algorithm>
    #include<unordered_map>
    #pragma GCC optimize(2)
    using namespace std;
    #define MAXN (1<<16|5)
    #define LL long long
    #define ULL unsigned long long
    #define ENDL putchar('\n')
    #define DB double
    #define lowbit(x) (-(x) & (x))
    #define FI first
    #define SE second
    #define PR pair<int,int>
    #define UIN unsigned int
    int xchar() {
    	static const int maxn = 1000000;
    	static char b[maxn];
    	static int pos = 0,len = 0;
    	if(pos == len) pos = 0,len = fread(b,1,maxn,stdin);
    	if(pos == len) return -1;
    	return b[pos ++];
    }
    // #define getchar() xchar()
    LL read() {
    	LL f = 1,x = 0;int s = getchar();
    	while(s < '0' || s > '9') {if(s<0)return -1;if(s=='-')f=-f;s = getchar();}
    	while(s >= '0' && s <= '9') {x = (x<<1) + (x<<3) + (s^48);s = getchar();}
    	return f*x;
    }
    void putpos(LL x) {if(!x)return ;putpos(x/10);putchar((x%10)^48);}
    void putnum(LL x) {
    	if(!x) {putchar('0');return ;}
    	if(x<0) putchar('-'),x = -x;
    	return putpos(x);
    }
    void AIput(LL x,int c) {putnum(x);putchar(c);}
    
    const int MOD = 998244853;
    const int M1 = 1012924417,R1 = 5;
    const int M2 = 1007681537,R2 = 3;
    const int M3 = 1004535809,R3 = 3;
    int n,m,s,o,k;
    inline void MD(int &x) {if(x>=MOD)x-=MOD;}
    int qkpow(int a,LL b) {
    	int res = 1;
    	while(b > 0) {
    		if(b & 1) res = res *1ll* a % MOD;
    		a = a *1ll* a % MOD; b >>= 1;
    	}return res;
    }
    int qkpow(int a,int b,int MOD) {
    	int res = 1;
    	while(b > 0) {
    		if(b & 1) res = res *1ll* a % MOD;
    		a = a *1ll* a % MOD; b >>= 1;
    	}return res;
    }
    int om,xm[MAXN<<2];
    int rev[MAXN<<2];
    void NTT(int *s,int n,int op,int MOD,int R) {
    	for(int i = 1;i < n;i ++) {
    		rev[i] = (rev[i>>1]>>1) | ((i&1) ? (n>>1):0);
    		if(rev[i] < i) swap(s[i],s[rev[i]]);
    	}
    	om = qkpow(R,(MOD-1)/n,MOD); xm[0] = 1;
    	if(op < 0) om = qkpow(om,MOD-2,MOD);
    	for(int i = 1;i < n;i ++) xm[i] = xm[i-1] *1ll* om % MOD;
    	for(int k = 2,t = n>>1;k <= n;k <<= 1,t >>= 1) {
    		for(int j = 0;j < n;j += k) {
    			for(int i = j,l = 0;i < j+(k>>1);i ++,l += t) {
    				int A = s[i],B = s[i+(k>>1)];
    				s[i] = (A + xm[l]*1ll*B) % MOD;
    				s[i+(k>>1)] = (A +MOD- xm[l]*1ll*B%MOD) % MOD;
    			}
    		}
    	}
    	if(op < 0) {
    		int invn = qkpow(n,MOD-2,MOD);
    		for(int i = 0;i < n;i ++) s[i] = s[i]*1ll*invn % MOD;
    	}return ;
    }
    int a[MAXN<<1],b[MAXN<<1],c[MAXN<<1];
    int a_[MAXN<<1],b_[MAXN<<1];
    void polymul(int *A,int *B,int le) {
    	for(int i = 0;i < le;i ++) a_[i] = A[i],b_[i] = B[i];
    	NTT(A,le,1,M1,R1); NTT(B,le,1,M1,R1);
    	for(int i = 0;i < le;i ++) a[i] = A[i]*1ll*B[i] % M1;
    	for(int i = 0;i < le;i ++) A[i] = a_[i],B[i] = b_[i];
    	NTT(a,le,-1,M1,R1);
    	NTT(A,le,1,M2,R2); NTT(B,le,1,M2,R2);
    	for(int i = 0;i < le;i ++) b[i] = A[i]*1ll*B[i] % M2;
    	for(int i = 0;i < le;i ++) A[i] = a_[i],B[i] = b_[i];
    	NTT(b,le,-1,M2,R2);
    	NTT(A,le,1,M3,R3); NTT(B,le,1,M3,R3);
    	for(int i = 0;i < le;i ++) c[i] = A[i]*1ll*B[i] % M3;
    	for(int i = 0;i < le;i ++) A[i] = a_[i],B[i] = b_[i];
    	NTT(c,le,-1,M3,R3);
    	int v1 = qkpow(M2,M1-2,M1);
    	int v2 = qkpow(M1,M2-2,M2);
    	int v3 = qkpow(M1*1ll*M2%M3,M3-2,M3);
    	LL MD = M1*1ll*M2;
    	for(int i = 0;i < le;i ++) {
    		LL k = (v1*1ll*a[i]%M1*M2 + v2*1ll*b[i]%M2*M1) % MD;
    		int t = (c[i]+M3-k%M3) % M3 *1ll* v3 % M3;
    		A[i] = (MD % MOD * t % MOD + k) % MOD;
    	}
    	return ;
    }
    void polymuls(int *A,int le) {
    	for(int i = 0;i < le;i ++) a_[i] = A[i];
    	NTT(A,le,1,M1,R1);
    	for(int i = 0;i < le;i ++) a[i] = A[i]*1ll*A[i] % M1;
    	for(int i = 0;i < le;i ++) A[i] = a_[i];
    	NTT(a,le,-1,M1,R1);
    	NTT(A,le,1,M2,R2);
    	for(int i = 0;i < le;i ++) b[i] = A[i]*1ll*A[i] % M2;
    	for(int i = 0;i < le;i ++) A[i] = a_[i];
    	NTT(b,le,-1,M2,R2);
    	NTT(A,le,1,M3,R3);
    	for(int i = 0;i < le;i ++) c[i] = A[i]*1ll*A[i] % M3;
    	for(int i = 0;i < le;i ++) A[i] = a_[i];
    	NTT(c,le,-1,M3,R3);
    	int v1 = qkpow(M2,M1-2,M1);
    	int v2 = qkpow(M1,M2-2,M2);
    	int v3 = qkpow(M1*1ll*M2%M3,M3-2,M3);
    	LL MD = M1*1ll*M2;
    	for(int i = 0;i < le;i ++) {
    		LL k = (v1*1ll*a[i]%M1*M2 + v2*1ll*b[i]%M2*M1) % MD;
    		int t = (c[i]+M3-k%M3) % M3 *1ll* v3 % M3;
    		A[i] = (MD % MOD * t % MOD + k) % MOD;
    	}
    	return ;
    }
    int A[MAXN],B[MAXN],C[MAXN];
    int main() {
    	LL N = read(); m = read();
    	if(m == 1) {
    		return AIput(qkpow(2,N),'\n'),0;
    	}
    	C[0] = 1; A[0] = 1; A[1] = 1;
    	while(N > 0) {
    		if(N & 1) {
    			polymul(C,A,m);
    		}
    		for(int i = 0;i < m;i ++) B[i] = A[i];
    		polymuls(A,m);
    		N >>= 1;
    	}
    	AIput(C[0],'\n');
    	return 0;
    }
    
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