hdu 3037 saving beans (lucas定理)

题目大意:求在n棵树保存不超过m个豆子的方法数,结果对p取模。 (n、m<=1000000000,p<100000且为质数)


分析:

由插板法,在n棵树保存i个豆子方案数为C(n+i-1,i)。

不超过m个豆子,则方案数为C(n+0-1,0)+C(n+1-1,0)+……+C(n+m-1,m)。

根据组合数性质:C(n,m)=C(n-1,m-1)+C(n-1,m),可将上式化简为C(n+m,m)

即所求结果为C(n+m,m)

考虑到n、m非常大,而p为10^5内的质数,因而可以使用lucas定理求出答案。


Lucas定理:通俗点来说就是把C(n,m)%p的中n,m化成p进制,然后分别求p进制下,n,m对应位的C(nk,mk)相乘对p取模。

证明如下:

hdu 3037 saving beans (lucas定理)_第1张图片

 
 
 
 
#include<stdio.h>
#include<algorithm>
using namespace std;
typedef long long LL;

LL pow(LL a,LL b,LL p)
{
    LL ans=1;
    while(b)
    {
        if(b&1) ans=ans*a%p;
        a=a*a%p;
        b>>=1;
    }
    return ans;
}
LL C(LL n,LL m,LL p)
{
    if(m>n||m<0) return 0;
    if(n-m<m) m=n-m;
    LL a=1,b=1;
    for(int i=0;i<m;++i)
    {
        a=a*(n-i)%p;
        b=b*(m-i)%p;
    }
    return a*pow(b,p-2,p)%p;
}
LL Lucas(LL n,LL m,LL p)
{
    LL ans=1;
    while(n&&m&&ans)
    {
        ans=ans*C(n%p,m%p,p)%p;
        n/=p,m/=p;
    }
    return ans;
}
int main()
{
    int t;
    LL n,m,p;
    scanf("%d",&t);
    while(t--)
    {
        scanf("%lld%lld%lld",&n,&m,&p);
        printf("%lld\n",Lucas(n+m,m,p));
    }
    return 0;
}


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