题目大意:
一个$n*n$的格子,每个格子由你填色,有三种允许填色的方法,问有一行或者一列相同的方案数。
题目分析:
标题的FMT是我吓人用的。
一行或一列的问题不好解决,转成它的反面,没有一行和一列相同的方案数。
从一个方向入手,比如列,把一列看成一个整体。把颜色看成二进制数,$001$,$010$,$100$。
那么一列构成了一个长度为$3n$的二进制数,$n$列之间互相与出来的结果为$0$。实际我要统计这个东西。
注意到每一列的取法是不能取相同颜色的,所以剔除相同。之后我们得到了每一列可选的情况。
将它做FMT,之后做$n$次方,然后做IFMT,$0$位上的就是答案。用$9^n$减去这个数字就行。
直接做的时间复杂度是$O(n*2^n)$的,我们远不能承受。
但是我们有用的状态却不多,甚至还有规律。比如FMT后的某个位$bit$如果每三位出现两个$1$那么这个的FMT值一定是$0$,然后如果每三位只有$1$个$1$那么该位贡献$1$次,否则贡献$3$次。
然后是IFMT的还原问题,经过观察,不难发现如果某个位$bit$的$1$的个数为奇数,那么对$0$位产生减的影响,否则产生加的影响。
综合上面两个因素,可以利用组合数来统计方案数。值得注意的是如果每三位的1的位置相同那么要提防填充出相同结果。
时间复杂度$O(n)$
代码:
1 #include<bits/stdc++.h>
2 using namespace std;
3
4 const int maxn = 1020000;
5 const int mod = 998244353;
6
7 int n;
8
9 int f[maxn][2],g[maxn][2];
10 int pw3[maxn];
11 int c[maxn];
12
13 int fast_pow(int now,int pw){
14 int ans = 1,dt = now,bit = 1;
15 while(bit <= pw){
16 if(bit & pw) ans = (1ll*ans*dt)%mod;
17 bit <<=1;dt = (1ll*dt*dt)%mod;
18 }
19 return ans;
20 }
21
22 void work(){
23 if(n == 1) {puts("3");return;}
24 pw3[0] = 1;for(int i=1;i<=n;i++) pw3[i] = 3ll*pw3[i-1]%mod;
25 c[0] = 1;
26 for(int i=1;i<=n;i++){
27 c[i]=(1ll*c[i-1]*(n-i+1))%mod;
28 c[i]=(1ll*c[i]*fast_pow(i,mod-2))%mod;
29 }
30 int sum = fast_pow(pw3[n],n);
31 f[0][1] = 1; g[0][1] = (pw3[n]-3+mod)%mod;
32 f[n][0] = (pw3[n]-3+mod)%mod; g[n][0] = 1;
33 for(int i=1;i<n;i++){
34 f[i][1] = 3ll*c[i]%mod;
35 f[i][0] = (1ll*pw3[i]*c[i])%mod;
36 f[i][0] -= f[i][1]; f[i][0] += mod; f[i][0] %= mod;
37 g[i][0] = pw3[n-i]; g[i][1] = (pw3[n-i]-1+mod)%mod;
38 }
39 for(int i=0;i<=n;i++){
40 g[i][0] = fast_pow(g[i][0],n); g[i][1] = fast_pow(g[i][1],n);
41 int dr = ((i&1)?1:-1);
42 sum += dr*(1ll*g[i][0]*f[i][0])%mod;
43 if(sum >= mod) sum-=mod; if(sum < 0) sum += mod;
44 sum += dr*(1ll*g[i][1]*f[i][1])%mod;
45 if(sum >= mod) sum-=mod; if(sum < 0) sum += mod;
46 }
47 printf("%d",sum);
48
49 }
50
51 int main(){
52 scanf("%d",&n);
53 work();
54 return 0;
55 }