CF 111D Petya and Coloring(组合计数)

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题目:给出n*m个格子,有K种颜色,如果a[i~j]表示第i列到第j列不同颜色的种数。那么要求对于任意的1<=i<m
a[1~i]=a[i+1~m],问有多少种染色方案
http://codeforces.com/contest/111/problem/D 
首先我们要得到一个结论,对于第1列以及第m列,颜色数目必须相同
证明 :如果a[1~1]=i  a[m~m]=j   (i<j)
那么a[1~1]=i<j<=a[2~m]  所以不满足
那么对于中间的m-2列,出现的颜色必须是第1列和第m列中共同的颜色
证明: 如果第i列出现了一种新颜色,而且是最左边的一列,即第2列到第i-1列没有新颜色
那么 a[1~(i-1)]<a[i~m]还是比较明显的。
那么有了上面的结论就好办了
枚举第1列和第m列都出现了i种颜色,相异的颜色有j种
那么a[1~1]=a[m~m]=i+j,那么中间的m-2列是从i种颜色中随意选。
先处理dp[i]表示n个物品,用i种颜色的方案。
dp[i]=i^n-sigma(c(i,j)*dp[j])   前者表示i种颜色任意选,但是可能只有1种,2种,j种颜色,1<=j<i
对于m==1,也只有一列,随意选,答案是k^n
对于m==2,只需要枚举两边总共的颜色都为i,结果便为dp[i]*dp[i]*c(k,i)*c(k,i)
对于m>2,枚举两边的共同颜色i,不同的颜色j
那么先从所有颜色中选出i种C(k,i),然后对于第一列,从剩下的颜色中选出j种,C(k-i,j),对于第m列,从剩下的颜色中选出j种C(k-i-j,j)。
两边的方案dp[i+j]*dp[i*j]种
剩下的是中间的,需要不需要枚举中间选了i种的多少种呢?其实是不需要的,只需要i^(n*(m-2)),每个格子有i种选择,这样其实包括了所有情况。
到此就over了,剩下的看代码
#include<iostream>  
#include<cstdio>  
#include<map>  
#include<cstring>  
#include<cmath>  
#include<vector>  
#include<algorithm>  
#include<set>  
#include<string>  
#include<queue>  
#define inf 1600005  
#define M 40  
#define N 100001  
#define maxn 300005  
#define eps 1e-12
#define zero(a) fabs(a)<eps  
#define Min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))  
#define Max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))  
#define pb(a) push_back(a)  
#define mp(a,b) make_pair(a,b)  
#define mem(a,b) memset(a,b,sizeof(a))  
#define LL unsigned long long  
#define MOD 1000000007
#define lson step<<1
#define rson step<<1|1
#define sqr(a) ((a)*(a))  
#define Key_value ch[ch[root][1]][0]  
#define test puts("OK");  
#define pi acos(-1.0)
#define lowbit(x) ((-(x))&(x))
#pragma comment(linker, "/STACK:1024000000,1024000000")  
using namespace std;
int n,m,k;
LL fac[1000005]={1},rev[1000005]={1};
LL dp[1005];
LL PowMod(LL a,LL b){
    LL ret=1;
    while(b){
        if(b&1) ret=ret*a%MOD;
        a=a*a%MOD;
        b>>=1;
    }
    return ret;
}
void Init(){
    for(int i=1;i<=1000000;i++)
        fac[i]=fac[i-1]*i%MOD,rev[i]=PowMod(fac[i],MOD-2);
}
LL C(int n,int m){
    return (fac[n]*rev[m]%MOD)*rev[n-m]%MOD;
}
int main(){
    //freopen("in.txt","r",stdin);
    Init();
    while(scanf("%d%d%d",&n,&m,&k)!=EOF){
        if(m==1) {printf("%I64d\n",PowMod(k,n));continue;}
        for(int i=1;i<=n&&i<=k;i++){
            dp[i]=PowMod(i,n);
            for(int j=1;j<i;j++){
                dp[i]=(dp[i]-C(i,j)*dp[j]%MOD+MOD)%MOD;
            }
        }
        LL ret=0;
        if(m==2){
            for(int i=1;i<=n&&i<=k;i++){
                LL tmp=(dp[i]*dp[i])%MOD;
                tmp=(tmp*C(k,i)%MOD)*C(k,i)%MOD;
                ret=(ret+tmp)%MOD;
            }
        }
        else{
            for(int i=1;i<=n&&i<=k;i++){
                for(int j=0;j<=n&&j<=k;j++){
                    if(k<2*j+i||i+j>n) break;
                    LL tmp=dp[i+j]*dp[i+j]%MOD;
                    tmp=((tmp*C(k,i)%MOD)*C(k-i,j)%MOD)*C(k-i-j,j)%MOD;
                    tmp=(tmp*PowMod(i,n*(m-2)))%MOD;
                    ret=(ret+tmp)%MOD;
                }
            }
        }
        printf("%I64d\n",ret);
    }
    return 0;
}





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