【等价的穿越】Burnside引理&Pólya计数法 Problem 群 置换 Burnside引理 Back to the Problem End
起源:
SGU 294 He’s Circle
遗憾的是,被吃了。
Poj有道类似的:
Mission
一个长度为组成,求有多少本质不同的环。
实际上,如果使用高精度,那么n可以到1e6级别
群
定义
一个集合。
并且满足:
封闭性
如果
结合律
如果
存在单位元
存在
那么的单位元。
类似于加法运算中的0,乘法运算中的1。
逆元
对于任意
其中是单位元。
那么的逆元。
不一定满足交换律
我们称呼包含阶群。
置换
置换相当于一个排列的一一映射。
例如:
是置换,而
就不是置换。
置换群
由置换组成的集合,运算是置换的连接。
置换的连接
例子:
正片开始
Burnside引理
已知一个n阶置换群;
求在其作用下有多少种本质不同的染色方案。
结论
其中个置换的作用下,
有多少个染色方案置换后不变。
Back to the Problem
一个长度为组成,求有多少本质不同的环。
我们考虑构造这样的n阶置换群:
每一种旋转都当作是一个置换,那么就有个置换,就构成个群。
例如,旋转
利用burnside引理,
我们可以先枚举出所有的染色方案,然后判断有多少种旋转可以使它旋转后不变。
但这显然是时间超限的。
我们需要进一步找出更好的性质。
Pólya计数法
循环
定义n阶循环是一种置换满足,
用循环表示旋转
题目中的,假设:
那么置换群就有,以下四种置换:
用旋转表示置换,通俗地,例如:
简单来讲就是,类似于环状的东西。
我们用
简单起见,
我们称循环里编号最小的珠子的编号,为循环的起始位置。
结论
处于同一循环的珠子的颜色必须是相同的,才能使得置换后不变
显然,证明略;
这样可以简化burnside引理的对于运算。
但仍然不够,需要更特殊的性质。
专门针对旋转的Pólya计数法
旋转i个珠子对应的置换共有gcd(n,i)个循环,且其中每个循环的起始位置都依次相邻
证明:
设第是未知数。
则有
裴蜀定理:ax+by=c,那么gcd(a,b)|c,其中a,b,x,y,c都是质数。
由裴蜀定理,
想要令种取值,
且取值都是连续的。
所以,共有个循环的起始位置,且其中每个循环的起始位置都依次相邻。
得证。
True Back
有了这个特殊的性质,这道题就躺着做。
由,同一置换中,每个循环都可以染