====== Contest Info ======

date: 2020-08-03 12:00~17:00

[[https://ac.nowcoder.com/acm/contest/5673|2020牛客暑期多校训练营（第八场）]]

====== Solutions ======

===== D. Disgusting Relationship =====

**题目大意**：对于一个 $n$ 和 $a_{1},\cdots,a_{n}$，定义 $f(a_{1},\cdots,a_{n})$ 表示对每个 $i$ 满足长为 $i$ 的环恰有 $a_{i}$ 个的 $n$ 的不同排列数。求满足 $f(a_{1},\cdots,a_{n})$ 不能被 $p$（$p$ 为质数）整除的 $\{a\}$ 的数量。

**题解**：首先求 $f$，这个比较简单，就是先枚举环的位置，乘上每个环内部的不同循环次数，最后再对相同长度去重。

$$
\begin{aligned}
f(a_{1},\cdots,a_{n})&=\frac{n!}{\prod_{i=1}^{n}(i!)^{a_{i}}}\cdot\prod_{i=1}^{n}((i-1)!)^{a_{i}}\cdot\frac{1}{\prod_{i=1}^{n}a_{i}!}\\
&=\frac{n!}{\prod_{i=1}^{n}i^{a_{i}}\cdot\prod_{i=1}^{n}a_{i}!}
\end{aligned}
$$

从第一个等号可以看出，要使原式不被 $p$ 整除，环长至多为 $p$。我们继续简化式子：

$$
\begin{aligned}
&=\frac{n!}{\prod_{i=1}^{p}i^{a_{i}}\cdot\prod_{i=1}^{p}a_{i}!}\\
&=\frac{n!}{\prod_{i=1}^{p-1}i^{a_{i}}a_{i}!\cdot p^{a_{p}}a_{p}!}
\end{aligned}
$$

注意到对于 $1\sim p-1$，它们的任意次方都不被 $p$ 整除。因而原式中 $p$ 的数量等价于下式：

$$
\frac{n!}{\prod_{i=1}^{p-1}a_{i}!\cdot(pa_{p})!}
$$

从该式中可以直观地感受到，$2\sim p-1$ 的环数量不能太多，因为它们会导致分母中的 $p$ 成比例减少，从而使得式子被 $p$ 整除。

我们来证明，$t=a_{1}\bmod p+\sum_{i=2}^{p-1}ia_{i}<p$。另外定义 $s=p\lfloor\frac{a_{1}}{p}\rfloor$。考虑 $\frac{n!}{s!t!(pa_{p})!}$，由于 $s+t+pa_{p}=n$，该式为整数。我们证明在 $t\ge p$ 时，原式包含比该式更多的质因子 $p$，也即证明原式分母比该式包含严格更少的质因子 $p$。

首先，若某个 $ia_{i}\ge p$，考虑 $a_{i}!$ 和 $(ia_{i})!$，容易证明前者到后者之间至少能出现一次质因子 $p$，命题已证毕。否则：

根据 kumor 定理，$a!b!$ 中 $p$ 的数量不超过 $(a+b)!$ 中 $p$ 的数量，少的个数为 $a+b$ 在 $p$ 进制下发生进位的次数。因此

$$
\begin{aligned}
&a_{1}!\cdot\prod_{i=2}^{p-1}a_{i}!\\
\le_{p}&s!\cdot(a_{1}\bmod p)!\cdot\prod_{i=2}^{p-1}ia_{i}!\\
<_{p}&s!t!
\end{aligned}
$$

最后一个地方不能取等号是因为，式中每一项均小于 $p$，而加起来的 $t$ 却 $\ge p$，那么过程中必然发生了至少一次进位。

在该必要条件满足的前提下，由于 $p\mid pa_{p}$，$t$ 只能等于 $n\bmod p$。容易证明，只要再满足 $s$ 和 $pa_{p}$ 做加法时不发生进位，就是充要条件了。

计数时，$t$ 可以任意划分给 $1\sim p-1$，因此需要预处理划分数，$n-t$ 按位分配给 $1$ 和 $p$ 即可，比较简单。

时间复杂度 $\mathcal{O}(p\sqrt{p}+T\log n)$。

===== H. Hard String Problem =====

**题目大意**：给你 $n$ 个串，但是每个串实际上是所给串的无限循环。求公共子串数量。

**题解**：首先注意到，每个串可以简化为最小循环，并转换为最小表示。相同的串可以删除。如果此时只剩一个串了，那么自然有无限个串。否则，考虑最短的串 $s$ 和 $t$。如果它们有一个长度 $\ge|s|+|t|$ 的公共子串，根据弱周期引理，$\gcd(|s|,|t|)$ 也是它们的周期，那么假如 $|s|\neq|t|$，与最小循环矛盾；否则与 $s\neq t$ 矛盾。因此公共子串最长为 $|s|+|t|-1$。这时将每个串循环几遍，使得包括所有这么长的子串即可。容易发现，除 $s,t$ 外的串长度至多变为原来的 $3$ 倍，因而仍能保证总串长，变为了经典 SAM 题。