【洛谷2791】 幼儿园篮球题 第二类斯特林数+NTT

求 \(\sum_{i=0}^{k}\binom{m}{i}\binom{n-m}{k-i}i^L\) \((1\leqslant n,m\leqslant 2\times 10^7,1\leqslant L\leqslant 2\times 10^5)\)

这个式子比较简洁，然后也没啥可推的，所以我们将 \(i^L\) 展开.

那么原式为 \(\sum_{i=0}^{k}\binom{m}{i}\binom{n-m}{k-i}\sum_{j=0}^{i}\binom{i}{j}S(L,j)\times (j!)\)

考虑将 \(j\) 前提，得 \(\sum_{j=0}^{k}(j!)S(L,j)\sum_{i=0}^{k}\binom{m}{i}\binom{n-m}{k-i}\binom{i}{j}\)

注意：即使 \(i<j\) 也是无所谓的，因为后面那个组合数可以帮我们抵消掉.

我们发现后面的组合数看起来很眼熟，可以考虑对组合数搞点事情.

\(\sum_{i=0}^{k}\binom{m}{i}\binom{n-m}{k-i}\binom{i}{j}\)

\(\Rightarrow \sum_{i=0}^{k}\binom{m}{j}\binom{m-j}{i-j}\binom{n-m}{k-i}\)

\(\Rightarrow \binom{m}{j}\sum_{i=0}^{k}\binom{m-j}{i-j}\binom{n-m}{k-i}\)

后面那两个组合数有一个性质：上面的 \(n\) 之和和下面的 \(m\) 之和都是定值，所以可以用范德蒙德恒等式

\(\Rightarrow \binom{m}{j}\binom{n-j}{k-j}\)

那么最终答案就是 \(\sum_{j=0}^{k}(j!)S(L,j)\binom{m}{j}\binom{n-j}{k-j}\)

其中斯特林数可以用 \(NTT\) 预处理，然后枚举一下 \(j\) 就好了.

#include <bits/stdc++.h>
#define LL long long
#define setIO(s) freopen(s".in","r",stdin)
using namespace std;
const int M=2000003;
const int N=20000006;
const int mod=998244353,G=3;
inline int qpow(int x,int y)
{
    int tmp=1;
    for(;y;y>>=1,x=(LL)x*x%mod)    if(y&1)   tmp=(LL)tmp*x%mod;
    return tmp;
}
inline int INV(int x) { return qpow(x,mod-2); }
inline void NTT(int *a,int len,int flag)
{
    int i,j,k,mid;
    for(i=k=0;i<len;++i)
    {
        if(i>k)   swap(a[i],a[k]);
        for(j=len>>1;(k^=j)<j;j>>=1);
    }
    for(mid=1;mid<len;mid<<=1)
    {
        int wn=qpow(G,(mod-1)/(mid<<1));
        if(flag==-1)   wn=INV(wn);
        for(i=0;i<len;i+=(mid<<1))
        {
            int w=1;
            for(j=0;j<mid;++j,w=(LL)w*wn%mod)
            {
                int x=a[i+j], y=(LL)a[i+j+mid]*w%mod;
                a[i+j]=(LL)(x+y)%mod, a[i+j+mid]=(LL)(x-y+mod)%mod;
            }
        }
    }
    if(flag==-1)
    {
        int rev=INV(len);
        for(i=0;i<len;++i)     a[i]=(LL)a[i]*rev%mod;
    }
}
int max_n,max_m,L;
int fac[N],inv[N],f[M],A[M],B[M];
inline int C(int x,int y) { return y>x?0:(LL)fac[x]*inv[y]%mod*inv[x-y]%mod; }
inline void Initialize()
{
    int i,j,limit;
    inv[0]=fac[0]=1;
    for(i=1;i<N;++i)      fac[i]=(LL)fac[i-1]*i%mod;
    inv[N-1]=INV(fac[N-1]);
    for(i=N-2;i>=1;--i)   inv[i]=1ll*inv[i+1]*(i+1)%mod;
    for(i=0;i<=L;++i)
    {
        A[i]=inv[i],B[i]=(LL)qpow(i,L)*inv[i]%mod;
        if(i&1)    A[i]=mod-A[i];
    }
    for(limit=1;limit<=2*(L+1);limit<<=1);
    NTT(A,limit,1),NTT(B,limit,1);
    for(i=0;i<limit;++i) A[i]=(LL)A[i]*B[i]%mod;
    NTT(A,limit,-1);
    for(i=0;i<=L;++i)   f[i]=A[i];
}
inline void solve()
{
    LL ans=0ll;
    int i,j,n,m,k,Lim;
    scanf("%d%d%d",&n,&m,&k),Lim=min(min(n,m),L);
    for(i=0;i<=Lim;++i)  (ans+=(LL)f[i]*fac[i]%mod*C(m,i)%mod*C(n-i,k-i))%=mod;
    (ans*=(LL)fac[k]*fac[n-k]%mod*inv[n]%mod)%=mod;
    printf("%lld\n",ans);
}
int main()
{
    // setIO("input");
    int i,j,T;
    scanf("%d%d%d%d",&max_n,&max_m,&T,&L);
    Initialize();
    while(T--)    solve();
    return 0;
}