#P14446. [ICPC 2025 Xi'an Practice] Zelda

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[ICPC 2025 Xi'an Practice] Zelda

Description

Zelda 被给定了两个整数 l,rl, r(满足 lrl \leq r),以及两个长度为 nn 的序列 aabb(下标从 11 开始计数)。Zelda 将使用这两个序列进行一个游戏,游戏规则如下:

  • 从区间 [l,r][l, r]等概率随机 选择一个整数 xx
  • 对于每一个 i=1,2,,ni = 1, 2, \cdots, n,依次执行以下操作:首先令 xmin(x,ai)x \gets \min(x, a_i),然后令 xmax(x,bi)x \gets \max(x, b_i)

Zelda 想知道最终得到的 xx期望值

然而,不幸的是,Zelda 忘记了序列 aabb 中的一些整数。因此,她希望你在这些被遗忘的整数也从区间 [l,r][l, r]等概率随机选择 的情况下,计算最终 xx 的期望值,并将结果对 109+710^9 + 7 取模。由于 Zelda 将进行多次游戏,因此你需要针对多个不同的 rr 值回答查询。

Input Format

输入的第一行包含三个整数 n,q,ln, q, l1n,l2001 \leq n, l \leq 2001q5×1041 \leq q \leq 5 \times 10^4),分别表示两个序列的长度、Zelda 游戏的次数,以及随机选择的下界。

第二行包含 nn 个非负整数 a1,a2,,ana_1, a_2, \cdots, a_nai=0a_i = 0lai200l \leq a_i \leq 200)。若 ai=0a_i = 0,则表示该数被 Zelda 忘记。

第三行包含 nn 个非负整数 b1,b2,,bnb_1, b_2, \cdots, b_nbi=0b_i = 0lbi200l \leq b_i \leq 200)。若 bi=0b_i = 0,则表示该数被 Zelda 忘记。

第四行包含 qq 个整数 r1,r2,,rqr_1, r_2, \cdots, r_qlri109l \leq r_i \leq 10^9),表示每次游戏中对应的 rr 值。

Output Format

输出共 qq 行,第 ii 行输出一个整数,表示第 ii 次游戏的答案,对 109+710^9 + 7 取模。

形式化地,设 M=109+7M = 10^9 + 7。可以证明,答案可以表示为一个既约分数 pq\dfrac{p}{q},其中 p,qp, q 为整数,且 q≢0(modM)q \not\equiv 0 \pmod M。你应输出满足以下条件的整数:

xpq1(modM),x \equiv p \cdot q^{-1} \pmod M,

即输出满足 0x<M0 \leq x < Mxqp(modM)x \cdot q \equiv p \pmod M 的整数。

2 5 1
2 2
0 1
1 2 3 50 538
1
750000007
888888897
857200008
228862927
3 5 2
3 3 0
3 0 0
2 3 4 50 519
2
750000008
962962973
798646858
311741862

Hint

在第一个示例中,序列为 a=[2,2]a = [2, 2]b=[0,1]b = [0, 1](其中 b1=0b_1 = 0 表示被遗忘的值),且有 q=5q = 5 次查询。

在第一次查询中,l=r=1l = r = 1,因此 x=b1=1x = b_1 = 1 始终成立。游戏过程如下:

  • 初始时,x=1x = 1
  • i=1i = 1 时,首先执行 xmin(x,a1)=1x \gets \min(x, a_1) = 1,然后执行 xmax(x,b1)=1x \gets \max(x, b_1) = 1
  • i=2i = 2 时,首先执行 xmin(x,a2)=1x \gets \min(x, a_2) = 1,然后执行 xmax(x,b2)=1x \gets \max(x, b_2) = 1

因此第一次查询的答案为 11

在第二次查询中,l=1,r=2l = 1, r = 2,因此 xxb1b_1 均从区间 [1,2][1, 2] 中随机选择。

  • x=1,b1=1x = 1, b_1 = 1,则最终 x=1x = 1
  • x=1,b1=2x = 1, b_1 = 2,则最终 x=2x = 2
  • x=2,b1=1x = 2, b_1 = 1,则最终 x=2x = 2
  • x=2,b1=2x = 2, b_1 = 2,则最终 x=2x = 2

每种情况的概率均为 14\dfrac{1}{4},因此期望值为

$$\dfrac{1}{4} \times (1 + 2 + 2 + 2) = \dfrac{7}{4}.$$

翻译由 ChatGPT-5 完成