LOJ 2542 「PKUWC2018」随机游走 ——树上高斯消元(期望DP)+最值反演+fmt

题目:https://loj.ac/problem/2542

可以最值反演。注意 min 不是独立地算从根走到每个点的最小值,在点集里取 min ,而是整体来看,“从根开始走到点集中的任意一个点就停下”的期望步数。

设 f[ i ] 表示从根走到 i ,再走期望几步就能走到点集中的某个点。有 \( f[i]=\frac{1}{d[i]}\sum\limits_{j}(f[j]+1) \) ( j 是和 i 有边的点)

于是要“树上高斯消元”。其实就是尝试写成 \( f[i]=a[i]*f[st]+b[i] \) (st 是根)之类的形式,从而让系数的转移有方向,然后根据 \( a[st] \) 和 \( b[st] \) 算 \( f[st] \) 。

为了有方向,这里设 \( f[i]=a[i]*f[st]+b[i]*f[fa]+c[i] \) (有 \( a[i]*f[st] \) 是为了算 \( f[st] \) )

\( f[i]=\frac{1}{d[i]}f[fa]+\frac{1}{d[i]}+\frac{1}{d[i]}\sum\limits_{j \in child}f[j]+\frac{d[i]-1}{d[i]} \)

\( d[i]*f[i]=f[fa]+d[i]+\sum\limits_{j \in child}a[j]f[st]+\sum\limits_{j \in child}b[j]f[i]+\sum\limits_{j \in child}c[j] \)

\( (d[i]-\sum\limits_{j \in child}b[j])f[i]=\sum\limits_{j \in child}a[j]f[st]+f[fa]+d[i]+\sum\limits_{j \in child}c[j] \)

然后对于每个点集可以树形DP地算。如果走到了点集中的点,那么 a[cr] 、b[cr] 、c[cr] 都是 0 ,并且直接 return 即可。

最值反演的时候求子集的和可以用 fmt 算。那个 -1 的系数只要在初值的时候体现一下就行了。

#include<cstdio>
#include<cstring>
#include<algorithm>
#define ll long long
using namespace std;
int rdn()
{
int ret=;bool fx=;char ch=getchar();
while(ch>''||ch<''){if(ch=='-')fx=;ch=getchar();}
while(ch>=''&&ch<='')ret=ret*+ch-'',ch=getchar();
return fx?ret:-ret;
}
const int N=,M=(<<)+,mod=;
int upt(int x){if(x<)x+=mod;if(x>=mod)x-=mod;return x;}
int pw(int x,int k)
{int ret=;while(k){if(k&)ret=(ll)ret*x%mod;x=(ll)x*x%mod;k>>=;}return ret;} int n,st,hd[N],xnt,to[N<<],nxt[N<<],dg[N],a[N],b[N],c[N];
int bin[N],f[M],ct[M];
void add(int x,int y){to[++xnt]=y;nxt[xnt]=hd[x];hd[x]=xnt;dg[x]++;}
void dfs(int cr,int fa,int s)
{
a[cr]=b[cr]=c[cr]=;int tp=;
if(s&bin[cr-])return;//////return!
for(int i=hd[cr],v;i;i=nxt[i])
if((v=to[i])!=fa)
{
dfs(v,cr,s);
a[cr]=upt(a[cr]+a[v]); c[cr]=upt(c[cr]+c[v]); tp=upt(tp+b[v]);
}
tp=pw(upt(dg[cr]-tp),mod-);
a[cr]=(ll)a[cr]*tp%mod; b[cr]=tp; c[cr]=(ll)(c[cr]+dg[cr])*tp%mod;
}
void fmt()
{
for(int i=;i<bin[n];i<<=)
for(int s=;s<bin[n];s++)
if(s&i)f[s]=upt(f[s]+f[s^i]);
}
int main()
{
n=rdn();int Q=rdn();st=rdn();
for(int i=,u,v;i<n;i++)
u=rdn(),v=rdn(),add(u,v),add(v,u);
bin[]=;for(int i=;i<=n;i++)bin[i]=bin[i-]<<;
for(int s=;s<bin[n];s++)ct[s]=ct[s-(s&-s)]+;
for(int s=;s<bin[n];s++)
{
dfs(st,,s);f[s]=(ll)c[st]*pw(upt(-a[st]),mod-)%mod;
if((ct[s]&)==)f[s]=upt(-f[s]);
}
fmt();
while(Q--)
{
n=rdn();int s=;
for(int i=;i<=n;i++)s|=bin[rdn()-];
printf("%d\n",f[s]);
}
return ;
}
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