FMT/FWT学习笔记

FMT/FWT是算法竞赛中求or/and/xor卷积的算法,数据处理中也有应用。

网上的命名方法有很多。

这里我们选这个博客的,把AND/OR命名为FMT,XOR命名为FWT

如果是整数,我们认为\(\cup\)和\(\cap\)运算是二进制下的,也就是\(\text{|和&}\),这可以帮我们理解之后的集合幂级数。

FMT 快速莫比乌斯变换 OR卷积

与FMT可以求出

\[C=\sum_i C_i=\sum_i\sum_{j\cup k=i}A_j*B_k=A\cup B
\]

因为前缀的并是前缀,容易得到过程是把A、B求子集前缀和,得到FMTor数组

\[FMT(A)_n=\sum_{i \subseteq n}A_i
\]

与FFT类似,FMTor数组直接乘起来就得到了C的FMTor数组,证明如下:

\[FMT(A)_n * FMT(B)_n=\sum_{i \subseteq x} A_{i} \sum_{j \subseteq x} B_{j}=\sum_{i, j \subseteq x} A_{i} B_{j}=\sum_{k \subseteq x} \sum_{i \cup j=k} A_{i} B_{j}=FMT(C)_n
\]

最后换回去(子集和变原数组)就得到了C

至于具体怎么算前缀和,挂张图,想必大家见过很多次了吧(箭头表示加法)

如上图,讨论这一层的1在不在下一个集合即可。

代码:

const int N = 2e5+200;
const ll mod = 998244353;
int a[N];
void FMTor(int *a,int n,int opt){
for(int l=2;l<=n;l<<=1){
int m=l>>1;
for(int *g=a;g!=a+n;g+=l){
for(int k=0;k<m;k++){
if(opt==1) g[k+m]=(g[k+m]+g[k])%mod;
else g[k+m]=(g[k+m]-g[k]+mod)%mod;
}
}
}
}

跟FFT非常的像...

AND卷积

\[C=\sum_i C_i=\sum_i\sum_{j\cap k=i}A_j*B_k=A\cap B
\]

然后猜测FMTand为后缀和(后缀的交为后缀),

\[FMT(A)_n=\sum_{n\subseteq i} A(i)
\]

同样的,证明:

\[FMT(A)_n * FMT(B)_n=\sum_{n\subseteq i} A_i\sum_{n\subseteq j} B_j=\sum_{n\subseteq i,j} A_i*B_j=\sum_{n\subseteq x}\sum_{i\cap j=x}A_i*B_j=FMT(C)_n
\]

和OR是不是有几分相似?

const int N = 2e5+200;
const ll mod = 998244353;
int a[N];
void FMTand(int *a,int n,int opt){
for(int l=2;l<=n;l<<=1){
int m=l>>1;
for(int *g=a;g!=a+n;g+=l){
for(int k=0;k<m;k++){
if(opt==1) g[k]=(g[k]+g[k+m])%mod;
else g[k]=(g[k]-g[k+m]+mod)%mod;
}
}
}
}

快速沃尔什变换(FWT/XOR卷积)

这个稍微难点

我们要求

\[C=\sum_i C_i=\sum_i\sum_{j\oplus k=i}A_j*B_k=A\oplus B
\]

这里的FWT数组不是那么显然,考虑构造。

由于线性相关,令

\[FWT(A)_x=\sum_{i=0}^ng(x,i)A_i
\]

那么

\[\sum_{i=0}^{n} g(x, i) C_{i}=\sum_{j=0}^{n} g(x, j) A_{j} \sum_{k=0}^{n} g(x, k) B_{k}
\]

带入C的定义,

\[\sum_{j=0}^{n} \sum_{k=0}^{n} g(x, j \oplus k) A_{j} B_{k}=\sum_{j=0}^{n} \sum_{k=0}^{n} g(x, j) g(x, k) A_{j} B_{k}
\]

对比系数,

\[g(x,j\oplus k)=g(x,j)g(x,k)
\]

异或有一系列性质:

  1. \((j\cap x)\oplus (k\cap x)=(j\oplus k)\cap x\)

    不知道这个的可以讨论一波:在第\(i\)位,

    \[\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|}j & k &x &j\cap x &k\cap x&(j\cap x)\oplus (k\cap x)&j \oplus k&(j\oplus k)\cap x\\0&0&0&0&0&0&0&0\\0&0&1&0&0&0&0&0\\0&1&0&0&0&0&1&0\\0&1&1&0&1&1&1&1\\1&0&0&0&0&0&1&0\\1&0&1&1&0&1&1&1\\1&1&0&1&1&0&0&0\\1&1&1&1&1&0&0&0\\\end{array}
    \]

  2. 异或前后1的个数奇偶性不变(对吧)

那么我们定义\(|x|\)为二进制下集合大小,即1的个数,g就可以赋值了

\[g(x, i)=(-1)^{|i \cap x|}
\]

\[FWT(A)_{x}=\sum_{i=0}^{n}(-1)^{|i \cap x|} A_{i}
\]

考虑怎么递推算这个东西,考虑加不加上区间长度i

由于枚举i为2的次幂从小到大,新加上i集合大小一定加一,系数乘负一,否则不变。

那么有:

\[A[j+k]=A_0[j+k]+A_0[j+k+i]\\A[j+k+i]=A_0[j+k]-A_0[j+k+i]\\
\]

反过来,解方程可以得到

\[A_0[j+k]=\frac{A[j+k]+A[j+k+i]}{2}\\A_0[j+k+i]=\frac{A[j+k]-A_[j+k+i]}{2}\\
\]

代码:

const int N = 2e5+200;
const int mod = 998244353;
const int inv2 = 499122177;
int a[N];
void FWT(int *a,int n,int opt){
for(int l=2;l<=n;l<<=1){
int m=l>>1;
for(int *g=a;g!=a+n;g+=l){
for(int k=0;k<m;k++){
ll t=g[k+m];
g[k+m]=(g[k]-g[k+m]+mod)%mod;
g[k]=(g[k]+t)%mod;//草,有蝴蝶变换内味了
//提醒一下这和FFT的区别:没有乘单位根
if(opt==-1) g[k]=1ll*g[k]*inv2%mod,g[k+m]=1ll*g[k+m]*inv2%mod;
//而且反演的时候也不一样
}
}
}
}

就愉快地学完啦!是不是比FFT简单

FMT/FWT学习笔记的更多相关文章

  1. FWT学习笔记

    FWT学习笔记 引入 一般的多项式乘法是这样子的: \(c_i=\sum_{i,j}a_j*b_k*[j+k==i]\) 但是如果我们将这个乘法式子里面的+号变换一下变成其他的运算符号呢? \(c_i ...

  2. 一个数学不好的菜鸡的快速沃尔什变换(FWT)学习笔记

    一个数学不好的菜鸡的快速沃尔什变换(FWT)学习笔记 曾经某个下午我以为我会了FWT,结果现在一丁点也想不起来了--看来"学"完新东西不经常做题不写博客,就白学了 = = 我没啥智 ...

  3. FWT 学习笔记

    FWT学习笔记 好久以前写的,先粘上来 定义数组 \(n=2^k\) \(A=[a_0,a_1,a_2,a_3,...,a_{n-1}]\) 令\(A_0=[a_0,a_1,a_2,...,a_{\f ...

  4. $\text {FWT}$学习笔记

    \(\text {FWT}\) 学习笔记 正常项的\(\text {FWT}\) 在\(\text {OI}\)中,我们经常会碰到这种问题: 给出一个长度为\(n\)的序列\(a_{1,2,...,n ...

  5. 快速沃尔什变换 (FWT)学习笔记

    证明均来自xht37 的洛谷博客 作用 在 \(OI\) 中,\(FWT\) 是用于解决对下标进行位运算卷积问题的方法. \(c_{i}=\sum_{i=j \oplus k} a_{j} b_{k} ...

  6. 快速沃尔什变换 FWT 学习笔记【多项式】

    〇.前言 之前看到异或就担心是 FWT,然后才开始想别的. 这次学了 FWT 以后,以后判断应该就很快了吧? 参考资料 FWT 详解 知识点 by neither_nor 集训队论文 2015 集合幂 ...

  7. 快速沃尔什变换(FWT)学习笔记 + 洛谷P4717 [模板]

    FWT求解的是一类问题:\( a[i] = \sum\limits_{j\bigoplus k=i}^{} b[j]*c[k] \) 其中,\( \bigoplus \) 可以是 or,and,xor ...

  8. 卷积理论 & 高维FWT学习笔记

    之前做了那么多生成函数和多项式卷积的题目,结果今天才理解了优化卷积算法的实质. 首先我们以二进制FWT or作为最简单的例子入手. 我们发现正的FWT or变换就是求$\hat{a}_j=\sum_{ ...

  9. [学习笔记]FWT——快速沃尔什变换

    解决涉及子集配凑的卷积问题 一.介绍 1.基本用法 FWT快速沃尔什变换学习笔记 就是解决一类问题: $f[k]=\sum_{i\oplus j=k}a[i]*b[j]$ 基本思想和FFT类似. 首先 ...

随机推荐

  1. "文字链接"组件:<h-link> —— 快应用组件库H-UI

     <import name="h-link" src="../Common/ui/h-ui/basic/c_link"></import&g ...

  2. Python设计模式(5)-代理模式

    # coding=utf-8 # 代理模式:# * 代理类成为实际想调用对象的中间件,可以控制对实际调用对象的访问权限# * 可以维护实际对象的引用 class DbManager: def __in ...

  3. 不错的spring学习博客

    http://blog.csdn.net/xyh820/article/details/7303330/

  4. Pandownload作者被抓之后

    近日,pandownload作者被抓,可以说是圈内的大事件,被抓之后, Pandownload 已经是打不开,用不了了 就在我为此感到惋惜的时候,竟然有出来个shengdownload 先来一块看看这 ...

  5. sqli-labs通关----1~10

    最近感觉自己sql注入有点生疏了,想来复习一下,做个记录. 第一关 1.尝试报错我们在1之后加上',根据反馈信息1'后面多了一个'所以我们想办法闭合用 'or 1=1 --+.注意这里#没作用 2.接 ...

  6. python成功安装torch模块

    最近项目要使用到torch模块,但是在安装的过程中发现torch直接使用pip install安装是安装不成功的.然后就百度,发现并没有什么卵用,所以就google一番,不禁感叹,这种新的东西,还是外 ...

  7. 抠脚大叔如何改变性别,Python实现变声器功能

    前言 本文的文字及图片来源于网络,仅供学习.交流使用,不具有任何商业用途,版权归原作者所有,如有问题请及时联系我们以作处理. 作者: 乔柯 PS:如有需要Python学习资料的小伙伴可以加点击下方链接 ...

  8. Redis安装部署(一主二从三哨兵)

    需求:根据当前客户的生产环境,模拟安装部署Redis的测试环境,方便后续的功能测试. 1.准备工作 2.安装编译Redis 3.Redis运行环境配置 4.Redis启动和关闭 1.准备工作 Redi ...

  9. 【Spring源码分析】预备篇

    前言 最新想学习一下Spring源码,开篇博客记录下学习过程,欢迎一块交流学习. 作为预备篇,主要演示搭建一个最简单的Spring项目样例,对Spring进行最基本梳理. 构建一个最简单的spring ...

  10. Jenkins(2)- 更改插件源为国内源

    如果想从头学起Jenkins的话,可以看看这一系列的文章哦 https://www.cnblogs.com/poloyy/category/1645399.html jenkins插件清华大学镜像地址 ...