#P11028. [COTS 2020] 龙猫 Totoro

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[COTS 2020] 龙猫 Totoro

背景

译自 Izborne Pripreme 2020 (Croatian IOI/CEOI Team Selection) D2T3。1s,0.5G\texttt{1s,0.5G}。

题目描述

给定 KK 个 1∼N1\sim N 的排列 π1,π2,⋯ ,πK\pi_1,\pi_2,\cdots,\pi_K。

求出排列群 G(S,∘)G(S,\circ) 中的排列的逆序对期望值。其中二元运算 ∘\circ 为置换,∀1≤i≤K\forall 1\le i\le K,都有 πi∈S\pi_i\in S。

具体地说,我们定义 (π∘τ)(i)=π(τ(i))(\pi\circ \tau)(i)=\pi(\tau(i))。

群 G(S,∘)G(S,\circ) 是满足如下性质的代数结构:

  • 封闭性:∀a,b∈S\forall a,b\in S,都有 a∘b∈Sa\circ b\in S;
  • 结合律:∀a,b,c∈S\forall a,b,c\in S,都有 (a∘b)∘c=a∘(b∘c)(a\circ b)\circ c=a\circ (b\circ c);
  • 幺元:存在 e∈Se\in S,对于 ∀a∈S\forall a\in S,都有 a∘e=e∘a=aa\circ e=e\circ a=a;
  • 逆元:∀a∈S\forall a\in S,存在 b∈Sb\in S,使得 a∘b=b∘a=ea\circ b=b\circ a=e。

定义 L(π)\mathcal{L}(\pi) 为 π\pi 的逆序对数,即 $\displaystyle \mathcal{L}(\pi)=\sum_{1\le i\lt j\le n}[\pi(i)\gt \pi(j)]$,求出 $\displaystyle \frac{1}{|S|}\sum_{\pi \in S} \mathcal{L}(\pi)$。

答案对 (109+7)(10^9+7) 取模。

输入格式

第一行,两个正整数 K,NK,N。

接下来 KK 行,第 ii 行 NN 个正整数描述 πi\pi_i。

输出格式

输出一行一个整数,即答案对 (109+7)(10^9+7) 取模后的结果。

1 3
2 3 1
333333337
2 5
4 2 1 3 5
2 5 4 3 1
5
1 9
3 4 5 6 7 8 1 9 2
300000017

提示

样例解释

  • 样例 11 解释:S={[2,3,1],[3,1,2],[1,2,3]}S=\{[2,3,1],[3,1,2],[1,2,3]\}。逆序对期望值为 1+2+03=43\frac{1+2+0}{3}=\frac{4}{3}。
  • 样例 22 解释:可以证明 ∣S∣=5!|S|=5!,即 SS 中包含了 1∼51\sim 5 的所有排列。
  • 样例 33 解释:此时 ∣S∣=20|S|=20,答案真实值为 14910\frac{149}{10}。

数据范围

对于 100%100\% 的数据,保证:

  • 1≤K≤101\le K\le 10;
  • 1≤N≤2 5001\le N\le 2\, 500;
  • πi\pi_i 是 1∼N1\sim N 的排列。
子任务编号 N≤N\le K≤K\le 特殊性质 得分
1 1 99 10 10 无 7 7
2 2 2 5002\,500 11 有 8 8
3 3 2 5002\, 500 无 25 25
4 4 1010 60 60

特殊性质:∀1≤i≤K\forall 1\le i\le K,存在 1∼N1\sim N 的排列 aa,使得 $\pi_i(a_1)=a_2,\pi_{i}(a_2)=a_3,\cdots,\pi_i(a_n)=a_1$。