题解:[ARC170C] Prefix Mex Sequence

AtCoder ARC170C

Posted by TH911 on July 24, 2025

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题意分析

对于 $s_i=1$ 的 $a_i$,显然 $a_i$ 时由 $a_1,a_2,\cdots,a_{i-1}$ 确定的唯一的数。

当 $n\leq m$ 时,最大的 $\operatorname{mex}$ 的值一定不会超过 $m$。故此时所有 $s_i=0$ 的 $a_i$ 都可以在 $\set{0,1,\cdots,m}\setminus\set{\operatorname{mex}(\left\langle a_1,a_2,\cdots,a_{i-1}\right\rangle)}$ 中任意选取,选取方案数为 $m$。

故,$n\leq m$ 时,记 $\textit{cnt}_0$ 为 $s_1,s_2,\cdots,s_n$ 中 $0$ 的个数,答案为 $m^{\textit{cnt}_0}$。


现在考虑 $n>m$ 时。考虑到这时不能再任意选取,因为有可能某些情况下后面是无解的(找不到一个 $\operatorname{mex}$ 的值来满足 $s_i=1$ 的需求),但是同样的 $s$ 可能前面的 $a_i$ 的值更改一下,后面就又有解了。这样不能直接计算,考虑 DP。

设 $\textit{dp}_{i,j}$ 表示处理了 $a_1\sim a_i$,$a_1,a_2,\cdots,a_i$ 中有 $j$ 个不同的数的方案数。

  • 若 $s_i=1$,则 $a_i$ 确定,因为 $a_i$ 是 $a_1,a_2,\cdots,a_{i-1}$ 中未出现的数,因此不同的数的个数会增加,故有:

    \[\textit{dp}_{i,j}=\textit{dp}_{i-1,j-1}\]
  • 否则若 $s_i=0$,则:

    • $a_i$ 是之前出现过的数,方案数为 $j\cdot \textit{dp}_{i-1,j}$。即枚举每一个可能的 $a_i=j$。
    • $a_i$ 是之前没有出现过的数,方案数为 $(m+1-j)\textit{dp}{i-1,j-1}$。因为在 $a{i-1}$ 时 $\set{0,1,\cdots,m}$ 中已经出现过的数的数量为 $j-1$,并且还要去除 $\operatorname{mex}(\langle a_1,a_2,\cdots,a_{i-1}\rangle)$。

    故有:

    \[\textit{dp}_{i,j}=j\cdot \textit{dp}_{i-1,j-1}+(m+1-j)\textit{dp}_{i-1,j-1}\]

$\mathcal O(nm)$ DP 求解即可。

AC 代码

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//#include<bits/stdc++.h>
#include<algorithm> 
#include<iostream>
#include<cstring>
#include<iomanip>
#include<cstdio>
#include<string>
#include<vector>
#include<cmath>
#include<ctime>
#include<deque>
#include<queue>
#include<stack>
#include<list>
using namespace std;
constexpr const int N=5000,M=1e9,P=998244353;
int n,m,s[N+1];
namespace judge1{
	int qpow(int base,int n){
		int ans=1;
		while(n){
			if(n&1){
				ans=1ll*ans*base%P;
			}
			base=1ll*base*base%P;
			n>>=1;
		}
		return ans;
	}
	int main(){
		int cnt=0;
		for(int i=1;i<=n;i++){
			cnt+=!s[i];
		}
		cout<<qpow(m,cnt)<<'\n';
		return 0;
	}
} 
namespace judge2{
	int dp[N+1][N+1];
	int main(){
		dp[0][0]=1;
		for(int i=1;i<=n;i++){
			for(int j=1;j<=n;j++){
				if(s[i]){
					dp[i][j]=dp[i-1][j-1];
				}else{
					dp[i][j]=(1ll*j*dp[i-1][j]%P+(m-j+1ll)*dp[i-1][j-1]%P)%P;
				}
			}
		}
		int ans=0;
		for(int i=1;i<=m+1;i++){
			ans=(ans+dp[n][i])%P; 
		}
		cout<<ans<<'\n';
		return 0;
	}
}
int main(){
	/*freopen("test.in","r",stdin);
	freopen("test.out","w",stdout);*/
	
	ios::sync_with_stdio(false);
	cin.tie(0);cout.tie(0);
	
	cin>>n>>m;
	for(int i=1;i<=n;i++){
		cin>>s[i];
	}
	if(n<=m){
		judge1::main();
	}else{
		judge2::main();
	}
	
	cout.flush();
	
	/*fclose(stdin);
	fclose(stdout);*/
	return 0;
}