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USACO0433 파일 입출력

Exercise

Platinum II 플래티넘 II
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설명

Farmer John has come up with a new morning exercise routine for the cows
(again)!

As before, Farmer John's \(N\) cows (\(1\le N\le 7500\)) are standing in a line.
The \(i\)-th cow from the left has label \(i\) for each \(1\le i\le N\). He tells them
to repeat the following step until the cows are in the same order as when they
started.

  • Given a permutation \(A\) of length \(N\), the cows change their order such that the \(i\)-th cow from the left before the change is \(A_i\)-th from the left after the change.

For example, if \(A=(1,2,3,4,5)\) then the cows perform one step and immediately
return to the same order. If \(A=(2,3,1,5,4)\), then the cows perform six steps
before returning to the original order. The order of the cows from left to right
after each step is as follows:

  • 0 steps: \((1,2,3,4,5)\)
  • 1 step: \((3,1,2,5,4)\)
  • 2 steps: \((2,3,1,4,5)\)
  • 3 steps: \((1,2,3,5,4)\)
  • 4 steps: \((3,1,2,4,5)\)
  • 5 steps: \((2,3,1,5,4)\)
  • 6 steps: \((1,2,3,4,5)\)

Compute the product of the numbers of steps needed over all \(N!\) possible
permutations \(A\) of length \(N\).

As this number may be very large, output the answer modulo \(M\)
(\(10^8\le M\le 10^9+7\), \(M\) is prime).

Contestants using C++ may find the following code from
KACTL
helpful. Known as the Barrett
reduction
, it allows you to compute \(a \% b\) several times faster than
usual, where \(b>1\) is constant but not known at compile time. (we are not aware of
such an optimization for Java, unfortunately).

#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;

typedef unsigned long long ull;
typedef __uint128_t L;
struct FastMod {
    ull b, m;
    FastMod(ull b) : b(b), m(ull((L(1) << 64) / b)) {}
    ull reduce(ull a) {
        ull q = (ull)((L(m) * a) >> 64);
        ull r = a - q * b; // can be proven that 0 <= r < 2*b
        return r >= b ? r - b : r;
    }
};
FastMod F(2);

int main() {
    int M = 1000000007; F = FastMod(M);
    ull x = 10ULL*M+3;
    cout << x << " " << F.reduce(x) << "\n"; // 10000000073 3
}

Problem credits: Benjamin Qi

제약

SCORING

  • Test case 2 satisfies \(N=8\).
  • Test cases 3-5 satisfy \(N\le 50\).
  • Test cases 6-8 satisfy \(N\le 500\).
  • Test cases 9-12 satisfy \(N\le 3000\).
  • Test cases 13-16 satisfy no additional constraints.

Problem credits: Benjamin Qi

입력 형식

The first line contains \(N\) and \(M\).

출력 형식

A single integer.

파일 입력 / 출력
이 문제는 표준 입출력을 사용하지 않습니다. 프로그램은 다음 파일을 읽고 써야 합니다:
입력을 읽을 파일 exercise.in
출력을 쓸 파일 exercise.out
예제 1
입력
5 1000000007
출력
369329541
설명

For each \(1\le i\le N\), the \(i\)-th element of the following array is the number
of permutations that cause the cows to take \(i\) steps: \([1,25,20,30,24,20].\)
The answer is
\(1^1\cdot 2^{25}\cdot 3^{20}\cdot 4^{30}\cdot 5^{24}\cdot 6^{20}\equiv 369329541\pmod{10^9+7}\).

Note: This problem has an expanded memory limit of 512 MB.

문제 정보

riseoj 작성

출처 올림피아드 > USACO > 2019-2020 > US Open > Platinum

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개요
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