1 条题解
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1. 题意理解
我们有 种牌,每种最多 张()。
初始已经有一些牌( 种牌有初始数量 )。
我们可以额外挑一些牌(每种最多挑到 张),使得整组牌能分成若干“叠”,每叠是:- 三张相同数字
- 三张连续数字
问有多少种可能的最终牌组(包括初始牌和额外挑的牌),使得它能被分完。
等价于:对于每种牌 ,设最终有 张,满足 ,且 能被拆分成若干 triples(三张相同或三张连续)。
2. 可拆分的充要条件
这是一个经典问题:
设 是第 种牌的数量。
考虑从 到 扫描,在位置 ,我们尽量用三张相同的消去一些,剩下的必须参与顺子。更形式化地,设 表示处理完前 种牌,并且当前有 张 和 张 要用于和 组成顺子,是否可能。
但这里我们只关心计数,不关心可行性。
2.1 模 3 余数条件
关键观察:
对于三张相同 ,它不依赖于相邻牌。
对于顺子 ,它涉及三种牌各一张。如果我们只考虑顺子,问题就是:能否把序列分成若干长度为 3 的连续段,每段覆盖三个位置各一张牌。
这类似于用 1×3 的长条覆盖。
2.2 用生成函数方法
考虑从左到右扫描,记录状态:
设 表示处理到第 种牌,并且当前有若干张牌要往后匹配顺子的情况。
但更常用的是记录 以及需要前一张牌、前两张牌的数量等信息。实际上,已知结论(类似麻将牌型判断):
对于无限序列 ,可被三张相同或三张连续完全划分的充要条件是:
存在非负整数 使得:其中 表示 组成三张相同的次数, 表示顺子 的数量。
3. 转化为生成函数
设 是序列 的生成函数。
条件 在生成函数中表现为:因为 的生成函数是 ,而 在模 3 下为 0。
所以充要条件是: 能被 整除(在 中)。
4. 模 3 多项式
在模 3 下, 是不可约多项式(在 上无根)。
整除条件意味着:在 上,,其中 是 的根,即本原三次单位根(在 的扩域中)。所以条件等价于:
$$\sum_{i} x_i \omega^i = 0 \quad \text{在 } \mathbb{F}_{3^2} \text{ 中} $$因为 的根在 中。
5. 问题转化
我们要求 且 的方案数。
设 ,则 ,。
条件变为:
$$\sum_{i=1}^n t_i \omega^i = - \sum_{i=1}^n a_i \omega^i $$记 (已知常数),我们要:
其中 。
6. 动态规划思路(小 n)
如果 小,可以 DP:
$$dp[i][r] = \sum_{t=0}^{m_i} dp[i-1][r - t \omega^i] $$
设 表示前 种牌,当前和(在 中)为 的方案数。
转移:初始 ,答案 。
但 可达 ,不能直接 DP。
7. 利用循环性质
在 中,满足 ,且 (在特征 3 下)。
实际上在 上, 的阶是 3?检查: 在特征 3 下,所以 是三重根?不对,我们弄错了。在 上,,所以 1 是唯一的三次单位根。那么 在 上不可约,它的分裂域是 , 在 中且 不成立(因为那样 会是 的根,但 在 上)。
所以 的乘法阶是 8?检查: 是 8 阶循环群。所以 的阶是 8。
因此 的周期是 8(在 中)。
8. 大 n 的解法
由于 每 8 个一循环,我们可以把 分成若干完整的周期(长度 8)和一段余数。
设 ,。
对于每个剩余类 ,该剩余类中的位置 对应的 是相同的,记作 。
这些位置上的 是独立的,且上界 可能不同(因为初始牌 可能不同)。
9. 生成函数合并
对于每个剩余类 ,设该剩余类包含的位置集合为 ,每个位置 的 。
该剩余类的生成函数是:
$$G_j(x) = \prod_{i \in I_j} \left(1 + x^{\omega^j} + x^{2\omega^j} + \dots + x^{m_i \omega^j}\right) $$这里 是形式变量,但指数在 中运算,系数在 中(模 )。
我们要计算所有 的乘积中 的系数。
10. 具体计算
有 9 个元素,所以生成函数可以表示成长度 9 的向量(指数模 9 加法)。
对于每个剩余类 ,我们计算它的分布:
初始 ,。
对于该类的每个位置 ,更新:这里下标 在 中,用 0..8 表示。
由于 ,直接卷积是 ,对于 个位置,复杂度 。
11. 大 n 的处理
很大,但 ,意味着只有最多 1000 个位置有特殊上界(),其余位置 。
对于 的位置,它们的生成函数相同,可以快速幂合并。
所以步骤:
- 把 按模 8 分成 8 个剩余类。
- 对于每个剩余类,先计算所有 的位置的生成函数 (用快速幂,因为相同生成函数的卷积幂可以快速计算)。
- 再考虑 的特殊位置(最多 1000 个),逐个乘到对应剩余类的生成函数中。
12. 最终算法框架
- 将 分解为 。
- 对 ,计算该剩余类的长度:
若 ,长度 ,否则 。 - 对每个 ,先计算 $F_j = (1 + x^{\omega^j} + \dots + x^{C\omega^j})^{\text{长度}}$(用快速幂,但注意长度可能很大,但卷积在 上只有 9 个值,可以矩阵快速幂)。
- 对每个特殊初始牌 ,找到 ,从 中扣除 的部分(即除以 ,再乘以 )。
- 所有 卷积得到总分布,取 位置的系数。
13. 模运算
可以用 表示,但这里我们只需用 0..8 表示 9 个元素,加法模 9 是指数运算,实际上我们在做循环卷积(模 )。
所以生成函数乘法就是长度为 9 的循环卷积,可用 NTT 模 998244353 计算(但 9 很小,直接 卷积即可)。
14. 总结
这道题的核心是:
- 将“可拆分成 triple”转化为在 上的线性条件。
- 利用 的周期 8 将大 分解。
- 对每个剩余类用生成函数和快速幂处理。
- 特殊初始牌单独处理。
由于 且 ,这个方法是可行的。
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