【PKUSC2019】线弦图【计数】【树形DP】【分治FFT】

Description

定义线图为把无向图的边变成点，新图中点与点之间右边当且仅当它们对应的边在原图中有公共点，这样得到的图。

定义弦图为不存在一个长度大于3的纯环，纯环的定义是在环上任取两个不相邻的点，它们之间都没有边，也就是不存在没有弦的环的无向图。

现在给出一棵n个点的树，你可以在上面添加任意多条边（不能重边），要求得到的图的线图是弦图，求加边的方案数。

n<=200000

Solution

画图可以发现，一个无向图的线图是弦图的充要条件就是不存在长度大于3的环（不一定是纯环）

也就是说，我们加边只能加成三角形，并且加的边还不能交叉。

转化后的题意等价于将树上的边分成若干个集合，每个集合要么是单独一条边，要么是两条相邻的边，问方案数。

\(O(n^2)\)的暴力呼之欲出，我们记\(f[i][0/1]\)表示处理完\(i\)的子树，\(i\)向父亲的这条边是否与子树内的边组合了。

转移的时候，我们只需要知道所有儿子中有几个0，也就是有几条边需要我们来分配。

不妨再DP预处理出一个数组\(g[i][0/1]\)，表示一个点下面挂着i条边，要分配集合，i的父亲边是否参与的方案数。

我们考虑每次新加一条边，要么自成集合，要么与之前的某一个组合，有

\(g[i][0]=g[i-1]+g[i-2][0]*(i-1),g[i][1]=g[i-1][0]*i\)

由于只要知道有几个0，这显然可以分治NTT优化，这样就做完了。

时间复杂度\(O(n\log^2 n)\)

Code

以下代码未经测试，完全不能保证正确性。

（惨遭证伪，请勿参考）

#include <bits/stdc++.h>
#define fo(i,a,b) for(int i=a;i<=b;++i)
#define fod(i,a,b) for(int i=a;i>=b;--i)
#define N 200005
#define M 524288
using namespace std;
const int mo=998244353;
typedef long long LL;
int n,m1,fs[N],nt[2*N],dt[2*N];
LL f[N][2],g[N];
LL ksm(LL k,LL n)
{
	LL s=1;
	for(;n;n>>=1,k=k*k%mo) if(n&1) s=s*k%mo;
	return s;
}
void link(int x,int y)
{
	nt[++m1]=fs[x];
	dt[fs[x]=m1]=y;
}
namespace poly
{
	int len,st[N],le[N],a[M+1];
	int u1[M+1],u2[M+1],l2[M+1],cf[20],wg[M+1],wi[M+1],ny[M+1],bit[M+1];
	void init()
	{
		fo(i,0,18) l2[cf[i]=(1<<i)]=i;
		fod(i,M-1,2) if(!l2[i]) l2[i]=l2[i+1];
		wg[0]=1,wg[1]=ksm(3,(mo-1)/M);
		ny[1]=1;
		fo(i,2,M) wg[i]=(LL)wg[i-1]*wg[1]%mo,ny[i]=(-(LL)ny[mo%i]*(mo/i)%mo+mo)%mo;
	}
	void prp(int num)
	{
		int p=M/num,w=cf[l2[num]-1];
		fo(i,0,num-1) bit[i]=(bit[i>>1]>>1)|((i&1)<<w),wi[i]=wg[i*p];
	}
	int inc(int x,int y) {x+=y;return(x>=mo)?x-mo:x;}
	int dec(int x,int y) {x-=y;return(x<0)?x+mo:x;}

	void DFT(int *a,int num)
	{
		fo(i,0,num-1) if(i<bit[i]) swap(a[i],a[bit[i]]);
		for(int h=1,l=num>>1;h<num;h<<=1,l>>=1)
		{
			for(int j=0;j<num;j+=(h<<1))
			{
				int *x=a+j,*y=x+h,*w=wi,v;
				for(int i=0;i<h;i++,x++,y++,w+=l)
				{
					v=(LL)(*x)*(*y)%mo;
					*y=dec(*x,v),*x=inc(*x,v);
				}
			}
		}
	}
	void IDFT(int *a,int num)
	{
		DFT(a,num);
		fo(i,0,num-1) a[i]=(LL)a[i]*ny[num]%mo;
		reverse(a+1,a+num);
	}

	void doit(int l,int r)
	{
		if(l==r) return;
		int mid=(l+r)>>1;
		doit(l,mid),doit(mid+1,r);
		int num=cf[l2[le[l]+le[mid+1]-1]];
		prp(num);
		memset(u1,0,4*num),memset(u2,0,4*num);
		fo(i,0,le[l]-1) u1[i]=a[st[l]+i];
		fo(i,0,le[mid+1]-1) u2[i]=a[st[mid]+i];
		DFT(u1,num),DFT(u2,num);
		fo(i,0,num-1) u1[i]=(LL)u1[i]*u2[i]%mo;
		IDFT(u1,num);
		le[l]+=le[mid+1]-1;
		fo(i,0,le[l]-1) a[st[l]+i]=u1[i];
	}
}
using namespace poly;

void dfs(int k,int fa)
{
	for(int i=fs[k];i;i=nt[i])
	{
		int p=dt[i];
		if(p!=fa) dfs(p,k);
	}
	len=0;
	int cnt=0;
	for(int i=fs[k];i;i=nt[i])
	{
		int p=dt[i];
		if(p!=fa)
		{
			cnt++;
			a[st[cnt]=len++]=f[p][1];
			a[len++]=f[p][0];
			le[cnt]=2;
		}
	}
	if(!cnt) f[k][0]=1;
	else
	{
		doit(1,cnt);
		f[k][0]=f[k][1]=0;
		fo(i,0,le[1]-1)
		{
			f[k][0]=(f[k][0]+(LL)a[i]*g[i])%mo;
			if(i) f[k][1]=(f[k][1]+(LL)a[i]*g[i-1]%mo*(LL)i)%mo;
		}
	}
}
int main()
{
	cin>>n;
	fo(i,1,n-1)
	{
		int x,y;
		scanf("%d%d",&x,&y);
		link(x,y),link(y,x);
	}
	g[0]=1,g[1]=1;
	fo(i,2,n) g[i]=(g[i-1]+g[i-2]*(i-1))%mo;
	init();
	dfs(1,0);
	printf("%lld\n",f[1][0]);
}