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King's Colors Kattis

簡單介紹二項式反演: 如果存在an=i=sn(ni)bia_n = \sum_{i = s}^n\left(\begin{array}{l} n \\ i \end{array}\right)b_i則可以得到bn=i=sn(1)ni(ni)aib_n = \sum_{i = s} ^ n(-1)^{n - i}\left(\begin{array}{l} n \\ i \end{array}\right)a_i

題意:給出一個含有n個節點的樹,以及k個顏色,詢問有多少種方式正好用k個顏色給樹染色,並且任意兩個相鄰的節點顏色不同。

題解:我們發現只要一個節點與他的父節點顏色不同即可,所以對於根節點有k(k1)n1k*(k - 1)^{n - 1}種方案,我們假設f(n)f(n)為恰好用n種顏色染色整棵樹的方案數,g(n)g(n)為至多用n種顏色染色整棵樹的方案數,顯然g(n)=i=2n(ni)f(i)g(n) = \sum_{i = 2}^{n}\left(\begin{array}{l} n \\ i \end{array}\right)f(i)由二項式反演可以得到f(n)=i=2n(1)ni(ni)g(i)f(n) = \sum_{i = 2} ^ n(-1)^{n - i}\left(\begin{array}{l} n \\ i \end{array}\right)g(i)

,我們可以輕鬆的知道由k種顏色顏色整個樹的方案數為k(k1)n1k * (k - 1)^{n - 1},因為只有根節點可以選擇k種顏色,其餘節點都要保持與他的父節點保持不同,然後就可以再O(nk)O(n*k)的複雜度內解決此問題。

accode:ac code:

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
#define met(a, b) memset(a, b, sizeof(a))
#define rep(i, a, b) for(int i = a; i <= b; i++) #define per(i, a, b) for(int i = a; i >= b; i--) #define fi first #define se second #define pb push_back const int maxn = 1e5 + 10; const int inf = 0x3f3f3f3f; const int mod = 1e9 + 7; ll qp(ll base, ll n) {ll res = 1; while(n) {if(n & 1) res = (res * base) % mod; base = (base * base) % mod; n >>= 1;} return res;}; ll inv(ll x) {return qp(x, mod - 2);} ll fac(ll n) {ll res = 1; for(int i = 1; i <= n; i++) res = (res * i) % mod; return res;} ll C(ll n, ll m){return fac(n) * inv(fac(m)) % mod * inv(fac(n - m)) % mod;} vector<int> G[maxn]; ll dp[maxn]; ll dfs(int u, int col) { dp[u] = 1; for(auto v : G[u]) { dfs(v, col); dp[u] = dp[u] * dp[v] % mod * max(col - 1, 0) % mod; } return dp[u] * col % mod; } int main() { int n, k, p; while(~scanf("%d%d", &n, &k)) { rep(i, 1, maxn - 1) G[i].clear(); rep(i, 1, n - 1) { scanf("%d", &p); G[p].pb(i); } ll sum = 0, f = 1; rep(i, 0, k) { f = (i % 2) ? -1 : 1; sum = (sum + f * C(k, i) % mod * dfs(0, k - i) % mod + mod) % mod; } printf("%lld\n", sum); } return 0; }