yukicoder : No.2688 Cell Proliferation (Hard)

これ系苦手。
https://yukicoder.me/problems/no/2688

問題

初期状態で細胞が1個ある。
この細胞は誕生後t秒目に確率Pで新たな細胞を生成する。
またこの細胞は誕生後t+0.5秒目に確率Q^tの確率で生き残る。

P,Qが与えられたとき、T秒後に残る細胞の数の期待値を求めよ。

解法

前提として、Easyの場合はO(T^2)解法で解ける。
dp(t,s) := t秒後の時点で、誕生後s秒経過した細胞の数の期待値
とするとdp(t,s)→dp(t+1,s+1)とdp(t+1,1)に対する配るDPができるためである。

f(i) := i秒目に生まれる細胞の数の期待値
とすると、その細胞があと(T-i)秒生き残る確率は容易に計算できる。
P(x) := sum(f(i)*x^i)とする母関数を計算すればよい。

const ll mo=998244353;

ll modpow(ll a, ll n = mo-2) {
	ll r=1; a%=mo;
	while(n) r=r*((n%2)?a:1)%mo,a=a*a%mo,n>>=1;
	return r;
}

template <class T> using vec=vector<T>; //using vec=valarray<T>;

template<class T> vec<T> fft(vec<T> v, bool rev=false) {
	int n=v.size(),i,j,m;
	for(int m=n; m>=2; m/=2) {
		T wn=modpow(5,(mo-1)/m);
		if(rev) wn=modpow(wn);
		for(i=0;i<n;i+=m) {
			T w=1;
			for(int j1=i,j2=i+m/2;j2<i+m;j1++,j2++) {
				T t1=v[j1],t2=v[j2];
				v[j1]=(t1+t2+mo)%mo;
				v[j2]=ll(t1+mo-t2)*w%mo;
				while(v[j1]>=mo) v[j1]-=mo;
				w=(ll)w*wn%mo;
			}
		}
	}
	for(i=0,j=1;j<n-1;j++) {
		for(int k=n>>1;k>(i^=k);k>>=1);
		if(i>j) swap(v[i],v[j]);
	}
	if(rev) {
		ll rv = modpow(n);
		FOR(i,n) v[i]=(ll)v[i]*rv%mo;
	}
	return v;
}

template<class T> vec<T> MultPoly(vec<T> P,vec<T> Q,bool resize=false) {
	if(resize) {
		int maxind=0,pi=0,qi=0,i;
		int s=2;
		FOR(i,P.size()) if(norm(P[i])) pi=i;
		FOR(i,Q.size()) if(norm(Q[i])) qi=i;
		maxind=pi+qi+1;
		while(s*2<maxind) s*=2;
		
		if(s<=64) { //fastpath
			vec<T> R(s*2);
			for(int x=0;x<=pi;x++) for(int y=0;y<=qi;y++) (R[x+y]+=P[x]*Q[y])%=mo;
			return R;
		}
		vec<T> P2(s*2),Q2(s*2);
		FOR(i,pi+1) P2[i]=P[i];
		FOR(i,qi+1) Q2[i]=Q[i];
		swap(P,P2),swap(Q,Q2);
	}
	P=fft(P), Q=fft(Q);
	for(int i=0;i<P.size();i++) P[i]=(ll)P[i]*Q[i]%mo;
	return fft(P,true);
}

template<class T> vec<T> inverse(vec<T> a,int tsize=-1) { 
	assert(a[0]>0);
	if(tsize==-1) tsize=a.size();
	vec<T> b={(T)modpow(a[0])};
	while(b.size()<tsize) {
		vec<T> c(a.begin(),a.begin()+min(tsize,2*(int)b.size()));
		vec<T> d=MultPoly(b,b,true);
		if(d.size()>a.size()) d.resize(a.size());
		c = MultPoly(c,d,true);
		b.resize(2*b.size());
		int i;
		for(i=b.size()/2;i<b.size();i++) b[i]=(mo-c[i])%mo;
	}
	b.resize(tsize);
	return b;
}

ll P1,P2,Q1,Q2,T;

void solve() {
	int i,j,k,l,r,x,y; string s;
	
	cin>>P1>>P2>>Q1>>Q2>>T;
	P1=P1*modpow(P2)%mo;
	Q1=Q1*modpow(Q2)%mo;
	
	vector<ll> G={1};
	for(i=1;i<=T;i++) {
		G.push_back(mo-P1*modpow(Q1,1LL*i*(i-1)/2)%mo);
	}
	auto G2=inverse(G);
	ll ret=0;
	G2.resize(T+1);
	FOR(i,T+1) {
		ret+=G2[i]*modpow(Q1,1LL*(T-i)*(T-i+1)/2)%mo;
	}
	cout<<ret%mo<<endl;
	
	
	
}

まとめ

最初DPをどうにか高速化しようとしてたけど、最初から母関数考えた方が楽だったのかな。