#P6730. [WC2020] 猜数游戏

[WC2020] 猜数游戏

题目描述

黑板上写有 nn 个互不相等且都小于 pp 的正整数 a1,a2,,ana_1, a_2, \cdots, a_n。小 J 想用这些数字和小 M 玩一个猜数游戏。

游戏规则十分简单:游戏开始时,小 J 会从这些数字中随机选择若干个让小 M 来猜,而小 M 则可以通过若干次询问来确定小 J 选择了哪些数字。

每一次询问的模式如下:小 M 可以任意指定一个数字 aka_k,若它是小 J 所选择的数字之一,则小 J 会告诉小 M 他所选择的数字中所有能表示成 (ak)mmodp(a_k)^m \bmod p 的数,其中 mm 是任意正整数,mod\bmod 表示求二者做带余除法后的余数。反之,若 aka_k 没有被小 J 选中,则小 J 只会告诉小 M aka_k 没有被选中。

游戏会在小 M 确定小 J 所选中的所有数字后立刻结束。

例如,若 n=4n=4p=7p=7,数字 {an}\{a_n\} 按下标顺序依次为 {1,3,4,6}\{1, 3, 4, 6\},小 J 选定的数字为 {1,4,6}\{1, 4, 6\},一种可能的游戏进行的过程(并非是最优过程)如下:

小 M 的询问 小 J 的反馈
a2=3a_2 = 3 a2a_2 没有被选中
a4=6a_4 = 6 6(=61mod7)6(= 6^1 \bmod 7)1(=62mod7)1(=6^2 \bmod 7)
a3=4a_3 = 4 4(=41mod7)4(= 4^1 \bmod 7)1(=43mod7)1(=4^3 \bmod 7)

33 次询问后小 J 所选出的所有数都已被小 M 确定,游戏结束。

小 M 还有作业没有写完,因此他需要对游戏进行的时间进行评估。他想知道为了使游戏结束,他所需要做出询问的最小次数的期望 SS 是多少。

为了避免精度误差,你需要输出答案乘 (2n1)(2^n - 1) 后模 998244353998244353 的余数。在本题中,你可以认为小 J 每次在选数时会在集合 {a1,a2,,an}\{a_1, a_2, \cdots, a_n\} 的全部非空子集中等概率地选择一个,在这个前提下可以证明 (2n1)×S(2^n - 1) \times S 一定是一个整数。

输入格式

第一行两个正整数 nnpp

第二行 nn 个正整数,依次表示 a1,a2,,ana_1, a_2, \cdots, a_n

输出格式

仅一行一个整数表示答案。

4 7
1 3 4 6

17
8 9
1 2 3 4 5 6 7 8
532

提示

样例1解释

下表给出了小 J 所选的子集与小 M 最小询问次数的关系:

小 J 所选的子集 最优的询问集合
{1}\{1\}
$\{3\}, \{3, 4\}, \{3, 6\}, \{3, 4, 6\}, \{1, 3\}, \{1, 3, 4\}, \{1, 3, 6\}, \{1, 3, 4, 6\}$ {3}\{3\}
{4},{1,4}\{4\}, \{1, 4\} {4}\{4\}
{6},{1,6}\{6\}, \{1, 6\} {6}\{6\}
{4,6},{1,4,6}\{4, 6\}, \{1, 4, 6\} {4,6}\{4,6\}

因此最小询问次数的期望 S=1715S = \frac{17}{15}

数据范围

对于所有测试点:1n50001 \leq n \leq 50003p1083 \leq p \leq 10^81ai<p (1in)1 \leq a_i < p\ (1 \leq i \leq n)aia_i 两两不同。

对于所有编号为奇数的测试点,保证 pp 是一个素数;对于所有编号为偶数的测试点,保证存在奇素数 qq 和正整数 k>1k > 1 使得 p=qkp = q^k

测试点编号 nn\leq pp\le 特殊性质 测试点编号 nn\leq pp\le 特殊性质
11 1010 100100 22 1010 100100
33 44
55 200200 50005000 66 200200 50005000
77 300300 10610^6 88 300300 10610^6
99 A 1010 B
1111 50005000 10710^7 1212 50005000 10710^7
1313 1414
1515 10810^8 A 1616 10810^8 B
1717 1818
1919 2020

特殊性质 A:在模 pp 意义下 3i (1ip1)3^i\ (1 \leq i \leq p - 1) 两两不同余。

特殊性质 B:对所有的 1in1 \leq i \leq n 都有 (ai,p)>1(a_i, p) > 1