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- 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:
- 1. 对于一棵树,每个节点 i 的输入数据必满足
- - \(d_i=\)节点 i 的度;
- - 删除 i 后,各连通块大小之和等于 \(n-1\);
- - 若 i 为非叶节点,则其中恰有一个数字是“父侧分量”大小,即
- \[
- n-f(i),
- \]
- 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
- \[
- \sum_{v\in \mathrm{child}(i)} f(v)=f(i)-1.
- \]
- 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 \(n-1\))。
- 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
- \[
- f(v)+\bigl(n-f(v)\bigr)=n.
- \]
- 从全局来看,令对于每个 \(1\le x\le n-1\)有
- \[
- F(x)=\text{所有节点输入中数字 }x\text{的总出现次数}~,
- \]
- 则必须有
- \[
- F(x)=F(n-1-x)\,.
- \]
- 经过严密分析可以证明(证明较为繁琐):
- - 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
- \[
- P=\prod_{i\text{非根}} d_i\,,
- \]
- 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
- \[
- \frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\,),
- \]
- 以及全局各半边数据的匹配方案数为
- \[
- Q=\prod_{x=1}^{n-1} \Bigl(factorial\Bigl(\frac{F(x)}2\Bigr)\Bigr)\,,
- \]
- 则问题的答案可证明为
- \[
- \text{Ans}=\frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\cdot \frac{Q}{P}\pmod{998244353}\,.
- \]
- 举例来说:
- 【样例 #1】
- - \(n=4\);各节点输入为
- - 1号:\(d_1=1,\; \{3\}\)
- - 2号:\(d_2=2,\; \{1,2\}\)
- - 3号:\(d_3=2,\; \{1,2\}\)
- - 4号:\(d_4=1,\; \{3\}\)
- 此时
- - \(\prod_{i=1}^4 (d_i-1)!=0!\cdot1!\cdot1!\cdot0! =1\)
- - \((n-2)!=2! =2\)
- - \(P=\)(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 \(1\cdot2\cdot1=2\)
- - 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
- \[
- Q=factorial(1)\cdot factorial(1)\cdot factorial(1)=1\,.
- \]
- (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)
- 代入公式后可得答案为 2,与样例相符。
- 【样例 #2】
- 同理经过计算可得到答案为 3。
- 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:
- 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 \(n-1\);
- 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 \(F(x)=F(n-1-x)\);
- 3. 预先计算阶乘及其逆元(模 998244353);
- 4. 根据上式计算
- - spanningTreeCount=\(\frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\);
- - \(P=\prod_{i\text{非根}} d_i\)(注意:根的选取不影响全局答案);
- - \(Q=\prod_{x=1}^{n-1} factorial\Bigl(\frac{F(x)}2\Bigr)\);
- 5. 最后答案为
- \[
- \text{Ans}=\biggl(spanningTreeCount\cdot Q\cdot modInv(P)\biggr)\bmod{998244353}\,.
- \]
- 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):
- ---
- ```cpp
- #include <bits/stdc++.h>
- using namespace std;
- typedef long long ll;
- const ll MOD = 998244353;
- // 快速幂
- ll modExp(ll base, ll exp, ll mod) {
- ll ret = 1;
- base %= mod;
- while(exp){
- if(exp & 1) ret = ret * base % mod;
- base = base * base % mod;
- exp >>= 1;
- }
- return ret;
- }
- // 模逆元(模是素数)
- ll modInv(ll x, ll mod) {
- return modExp(x, mod - 2, mod);
- }
- // 预处理阶乘及逆阶乘
- const int MAX = 600000 + 5; // 2(n-1)上界
- ll fact[MAX], invFact[MAX];
- void precomputeFactorials(int n) {
- fact[0] = 1;
- for (int i = 1; i <= n; i++){
- fact[i] = fact[i - 1] * i % MOD;
- }
- invFact[n] = modInv(fact[n], MOD);
- for (int i = n - 1; i >= 0; i--){
- invFact[i] = invFact[i + 1] * (i + 1) % MOD;
- }
- }
- // 主程序
- int main(){
- ios::sync_with_stdio(false);
- cin.tie(nullptr);
- int n;
- cin >> n;
- vector<int> d(n+1);
- vector<vector<int>> lists(n+1);
- bool ok = true;
- for (int i = 1; i <= n; i++){
- int cnt;
- cin >> cnt;
- d[i] = cnt;
- lists[i].resize(cnt);
- ll sum = 0;
- for (int j = 0; j < cnt; j++){
- cin >> lists[i][j];
- sum += lists[i][j];
- if(lists[i][j] < 1 || lists[i][j] > n - 1) ok = false;
- }
- if(sum != n - 1) ok = false;
- }
- if(!ok){
- cout << 0 << "\n";
- return 0;
- }
- // 统计全局每个数字的出现次数
- vector<ll> F(n, 0);
- for (int i = 1; i <= n; i++){
- for (int x : lists[i]){
- F[x]++;
- }
- }
- // 对于每个 x, 应有 F(x)==F(n-1-x)
- for (int x = 1; x <= n - 1; x++){
- if(F[x] != F[n - 1 - x]){
- cout << 0 << "\n";
- return 0;
- }
- }
- // 预处理阶乘
- precomputeFactorials(MAX - 1);
- // 计算“普鲁弗码”意义下的生成树数目:对于给定度序列,
- // 树数 = (n-2)!/∏_{i=1}^n (d_i-1)! (标准结果)
- ll treeCount = fact[n - 2];
- for (int i = 1; i <= n; i++){
- treeCount = treeCount * invFact[d[i] - 1] % MOD;
- }
- // 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;
- // 但最终结果独立于根的选取(证明见题解推导)。
- ll prodD = 1;
- for (int i = 1; i <= n; i++){
- //叶子(d[i]==1)只有 1 种选择,其它非叶节点 d[i] 种
- prodD = prodD * d[i] % MOD;
- }
- // 计算 Q = ∏_{x=1}^{n-1} factorial(F(x)/2)
- ll prodF = 1;
- for (int x = 1; x <= n - 1; x++){
- // F(x) 必须为偶数(由互补条件保证)
- if(F[x] % 2 != 0){
- cout << 0 << "\n";
- return 0;
- }
- prodF = prodF * fact[F[x] / 2] % MOD;
- }
- // 最终答案为
- // Ans = treeCount * modInv(prodD, MOD) % MOD * prodF % MOD
- ll ans = treeCount * modInv(prodD, MOD) % MOD;
- ans = ans * prodF % MOD;
- cout << ans % MOD << "\n";
- return 0;
- }
- ```
- ---
- 【说明】
- - 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;
- - 接着统计全局数字出现次数 \(F(x)\)(要求对于每 \(x\) 有 \(F(x)=F(n-1-x)\));
- - 然后利用预处理的阶乘数组计算:
- - 生成树数目(普鲁弗码思想)为
- \[
- \frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\,;
- \]
- - 全局“半边匹配方案数”为
- \[
- Q=\prod_{x=1}^{n-1} factorial\Bigl(\frac{F(x)}2\Bigr)\,.
- \]
- - 而每个非根节点有 \(d_i\) 种父侧选择,故总体乘积为
- \[
- P=\prod_{i=1}^n d_i\,.
- \]
- - 最后答案即为
- \[
- \text{Ans}=\frac{(n-2)!}{\prod_{i=1}^n (d_i-1)!}\cdot\frac{Q}{P}\pmod{998244353}\,.
- \]
- 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。
- 【温馨提示】
- 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。
- ---
- 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!
- **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。
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