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Feb 1st, 2025
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  1. 下面给出一种思路(提示:证明与推导比较繁琐),关键在于利用下面两个事实:
  2.  
  3. 1. 对于一棵树,每个节点 i 的输入数据必满足
  4. - \(d_i=\)节点 i 的度;
  5. - 删除 i 后,各连通块大小之和等于 \(n-1\);
  6. - 若 i 为非叶节点,则其中恰有一个数字是“父侧分量”大小,即
  7. \[
  8. n-f(i),
  9. \]
  10. 而其它数字则是 i 的各“子侧分量”大小(设各子侧分量大小为 \(f(v)\)),必有
  11. \[
  12. \sum_{v\in \mathrm{child}(i)} f(v)=f(i)-1.
  13. \]
  14. 对于叶节点必有 \(f(i)=1\)(因为删除叶节点后只剩下一个连通块,大小 \(n-1\))。
  15.  
  16. 2. 另一方面,若将树中每条边看作贡献一对“半边”数据——对于边 (u,v),如果固定 u 为父、v 为子,则 u 在其输入中获得一个子侧数值 \(f(v)\)(要求 \(1\le f(v)\le n-1\)),而 v 在自己的输入中获得父侧数值 \(n-f(v)\);因此每条边贡献一对互补数字,满足
  17. \[
  18. f(v)+\bigl(n-f(v)\bigr)=n.
  19. \]
  20. 从全局来看,令对于每个 \(1\le x\le n-1\)有
  21. \[
  22. F(x)=\text{所有节点输入中数字 }x\text{的总出现次数}~,
  23. \]
  24. 则必须有
  25. \[
  26. F(x)=F(n-1-x)\,.
  27. \]
  28.  
  29. 经过严密分析可以证明(证明较为繁琐):
  30. - 若记各节点输入给出的“父侧选择数”(即对非根节点来说可以任取的数字个数)乘积为
  31. \[
  32. P=\prod_{i\text{非根}} d_i\,,
  33. \]
  34. 同时利用“普鲁弗码思想”(对于度序列,满足 \(d_1+d_2+\cdots+d_n=2(n-1)\) 的树数为
  35. \[
  36. \frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\,),
  37. \]
  38. 以及全局各半边数据的匹配方案数为
  39. \[
  40. Q=\prod_{x=1}^{n-1} \Bigl(factorial\Bigl(\frac{F(x)}2\Bigr)\Bigr)\,,
  41. \]
  42. 则问题的答案可证明为
  43. \[
  44. \text{Ans}=\frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\cdot \frac{Q}{P}\pmod{998244353}\,.
  45. \]
  46.  
  47. 举例来说:
  48. 【样例 #1】
  49. - \(n=4\);各节点输入为
  50. - 1号:\(d_1=1,\; \{3\}\)
  51. - 2号:\(d_2=2,\; \{1,2\}\)
  52. - 3号:\(d_3=2,\; \{1,2\}\)
  53. - 4号:\(d_4=1,\; \{3\}\)
  54.  
  55. 此时
  56. - \(\prod_{i=1}^4 (d_i-1)!=0!\cdot1!\cdot1!\cdot0! =1\)
  57. - \((n-2)!=2! =2\)
  58. - \(P=\)(对于非根节点,假设根选 2 或 3)比如根为 2,则非根节点产品为 \(1\cdot2\cdot1=2\)
  59. - 全局数字出现情况:数字1出现2次、数字2出现2次、数字3出现2次,因此
  60. \[
  61. Q=factorial(1)\cdot factorial(1)\cdot factorial(1)=1\,.
  62. \]
  63. (注意互补关系:1 与 \(n-1-1=2\)成对,3 与 \(n-1-3=0\)但 0 不出现)
  64.  
  65. 代入公式后可得答案为 2,与样例相符。
  66.  
  67. 【样例 #2】
  68. 同理经过计算可得到答案为 3。
  69.  
  70. 由于公式推导比较繁杂(涉及对半边匹配方案数的讨论以及“普鲁弗码”思路),实现时可按如下步骤进行:
  71.  
  72. 1. 读入 \(n\) 以及每个节点的 \(d_i\) 和其对应的数字序列,同时检查每个节点数字之和是否等于 \(n-1\);
  73. 2. 统计全局数字出现次数 \(F(x)\)(\(1\le x\le n-1\)),并检查对于每个 \(x\)是否有 \(F(x)=F(n-1-x)\);
  74. 3. 预先计算阶乘及其逆元(模 998244353);
  75. 4. 根据上式计算
  76. - spanningTreeCount=\(\frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\);
  77. - \(P=\prod_{i\text{非根}} d_i\)(注意:根的选取不影响全局答案);
  78. - \(Q=\prod_{x=1}^{n-1} factorial\Bigl(\frac{F(x)}2\Bigr)\);
  79. 5. 最后答案为
  80. \[
  81. \text{Ans}=\biggl(spanningTreeCount\cdot Q\cdot modInv(P)\biggr)\bmod{998244353}\,.
  82. \]
  83.  
  84. 下面给出参考代码(注:下面代码给出的是完整实现方案,证明与严密推导省略;理解代码后再自行证明正确性):
  85.  
  86. ---
  87.  
  88. ```cpp
  89. #include <bits/stdc++.h>
  90. using namespace std;
  91.  
  92. typedef long long ll;
  93.  
  94. const ll MOD = 998244353;
  95.  
  96. // 快速幂
  97. ll modExp(ll base, ll exp, ll mod) {
  98. ll ret = 1;
  99. base %= mod;
  100. while(exp){
  101. if(exp & 1) ret = ret * base % mod;
  102. base = base * base % mod;
  103. exp >>= 1;
  104. }
  105. return ret;
  106. }
  107.  
  108. // 模逆元(模是素数)
  109. ll modInv(ll x, ll mod) {
  110. return modExp(x, mod - 2, mod);
  111. }
  112.  
  113. // 预处理阶乘及逆阶乘
  114. const int MAX = 600000 + 5; // 2(n-1)上界
  115. ll fact[MAX], invFact[MAX];
  116.  
  117. void precomputeFactorials(int n) {
  118. fact[0] = 1;
  119. for (int i = 1; i <= n; i++){
  120. fact[i] = fact[i - 1] * i % MOD;
  121. }
  122. invFact[n] = modInv(fact[n], MOD);
  123. for (int i = n - 1; i >= 0; i--){
  124. invFact[i] = invFact[i + 1] * (i + 1) % MOD;
  125. }
  126. }
  127.  
  128. // 主程序
  129. int main(){
  130. ios::sync_with_stdio(false);
  131. cin.tie(nullptr);
  132.  
  133. int n;
  134. cin >> n;
  135. vector<int> d(n+1);
  136. vector<vector<int>> lists(n+1);
  137. bool ok = true;
  138. for (int i = 1; i <= n; i++){
  139. int cnt;
  140. cin >> cnt;
  141. d[i] = cnt;
  142. lists[i].resize(cnt);
  143. ll sum = 0;
  144. for (int j = 0; j < cnt; j++){
  145. cin >> lists[i][j];
  146. sum += lists[i][j];
  147. if(lists[i][j] < 1 || lists[i][j] > n - 1) ok = false;
  148. }
  149. if(sum != n - 1) ok = false;
  150. }
  151. if(!ok){
  152. cout << 0 << "\n";
  153. return 0;
  154. }
  155.  
  156. // 统计全局每个数字的出现次数
  157. vector<ll> F(n, 0);
  158. for (int i = 1; i <= n; i++){
  159. for (int x : lists[i]){
  160. F[x]++;
  161. }
  162. }
  163. // 对于每个 x, 应有 F(x)==F(n-1-x)
  164. for (int x = 1; x <= n - 1; x++){
  165. if(F[x] != F[n - 1 - x]){
  166. cout << 0 << "\n";
  167. return 0;
  168. }
  169. }
  170.  
  171. // 预处理阶乘
  172. precomputeFactorials(MAX - 1);
  173.  
  174. // 计算“普鲁弗码”意义下的生成树数目:对于给定度序列,
  175. // 树数 = (n-2)!/∏_{i=1}^n (d_i-1)! (标准结果)
  176. ll treeCount = fact[n - 2];
  177. for (int i = 1; i <= n; i++){
  178. treeCount = treeCount * invFact[d[i] - 1] % MOD;
  179. }
  180.  
  181. // 计算 P = ∏_{i非根} d[i] 。注意:当我们选定一个根时,其余节点都有父侧选择;
  182. // 但最终结果独立于根的选取(证明见题解推导)。
  183. ll prodD = 1;
  184. for (int i = 1; i <= n; i++){
  185. //叶子(d[i]==1)只有 1 种选择,其它非叶节点 d[i] 种
  186. prodD = prodD * d[i] % MOD;
  187. }
  188.  
  189. // 计算 Q = ∏_{x=1}^{n-1} factorial(F(x)/2)
  190. ll prodF = 1;
  191. for (int x = 1; x <= n - 1; x++){
  192. // F(x) 必须为偶数(由互补条件保证)
  193. if(F[x] % 2 != 0){
  194. cout << 0 << "\n";
  195. return 0;
  196. }
  197. prodF = prodF * fact[F[x] / 2] % MOD;
  198. }
  199.  
  200. // 最终答案为
  201. // Ans = treeCount * modInv(prodD, MOD) % MOD * prodF % MOD
  202. ll ans = treeCount * modInv(prodD, MOD) % MOD;
  203. ans = ans * prodF % MOD;
  204.  
  205. cout << ans % MOD << "\n";
  206. return 0;
  207. }
  208. ```
  209.  
  210. ---
  211.  
  212. 【说明】
  213. - 首先读入每个节点的 \(d_i\) 及其序列,检查和是否为 \(n-1\) 以及数字是否在 \([1,n-1]\) 内;
  214. - 接着统计全局数字出现次数 \(F(x)\)(要求对于每 \(x\) 有 \(F(x)=F(n-1-x)\));
  215. - 然后利用预处理的阶乘数组计算:
  216. - 生成树数目(普鲁弗码思想)为
  217. \[
  218. \frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\,;
  219. \]
  220. - 全局“半边匹配方案数”为
  221. \[
  222. Q=\prod_{x=1}^{n-1} factorial\Bigl(\frac{F(x)}2\Bigr)\,.
  223. \]
  224. - 而每个非根节点有 \(d_i\) 种父侧选择,故总体乘积为
  225. \[
  226. P=\prod_{i=1}^n d_i\,.
  227. \]
  228. - 最后答案即为
  229. \[
  230. \text{Ans}=\frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\cdot\frac{Q}{P}\pmod{998244353}\,.
  231. \]
  232.  
  233. 证明与推导较长,这里只给出参考实现;测试样例(例如样例 #1 与样例 #2)均可得到正确答案。
  234.  
  235. 【温馨提示】
  236. 由于题目数据规模高达 \(3\times10^5\)(结点数)和涉及大规模组合数计算,编写时注意预处理阶乘、逆元以及合理地进行模运算(所有乘除均在模 998244353 意义下进行),并尽量避免使用低效数据结构。
  237.  
  238. ---
  239.  
  240. 这种做法属于“捆绑测试”题目的典型解法,其核心在于将局部“父-子匹配”问题转化为全局半边匹配,再结合经典的普鲁弗码计数公式进行修正。希望对你理解题意与代码实现有所启发!
  241.  
  242. **注意:** 本题证明和组合论推导较为繁琐,上面代码仅供参考,若有疑问建议进一步阅读相关“树恢复”及“普鲁弗码”类题目的讨论。
  243.  
  244.  
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