#P16222. [ECUSTPC 2025] 荷塘月色

    ID: 18237 远端评测题 3000ms 1024MiB 尝试: 0 已通过: 0 难度: 7 上传者: 标签>并查集2025最大公约数 gcd组合数学容斥原理高校校赛

[ECUSTPC 2025] 荷塘月色

题目描述

Maddy 碰到了朵朵绽放的荷花,但荷花之中又透露了一丝诡异……
在这个荷花池中,有一棵具有 nn 个结点的树,这是一个由 n1n-1 条边连成的无向无环连通图。
每个结点 ii (1in1 \le i \le n) 都带有 aia_i 的权值,而一棵树的 kk-点对 (x,y)(x, y) 定义如下:

  • 1x<yn1 \le x < y \le nxxyy 是整数,表示树上的结点。
  • 记树上的结点 xx 到结点 yy 之间的路径上的节点上的权值构成一个多重集合 SS,注意 axa_xaya_y 也算在路径上。
  • 此时需要有 gcdS=minS=k\gcd S = \min S = k,也即 SS 中元素的最大公因数等于 SS 中元素的最小值且为 kk

Maddy 现在在树上随机选取两个不同的点 (x,y)(x, y),如果存在 kk 满足 (x,y)(x, y)kk-点对,则她会得到 kk 个灯笼。
请帮助 Maddy 求出其期望获得的灯笼数 qq998244353998244353 取模的值 ansans,具体的输出要求请参照提示。

输入格式

第一行输入一个整数 TT (1T1051 \le T \le 10^5),表示数据组数。
每组测试数据输入的第一行输入一个整数 nn (2n1052 \le n \le 10^5),表示图的顶点数量。
随后 n1n-1 行每行输入两个整数 uuvv (1u,vn,uv1 \le u, v \le n, u \ne v),表示树 TT 上存在一条 uuvv 的边。
随后一行输入 nn 个整数 a1,a2,,ana_1, a_2, \dots, a_n (1ain1 \le a_i \le n) 分别表示树上点的权值。
保证所有测试数据输入中的 n3×105\sum n \le 3 \times 10^5,且每组数据输入的图构成一棵树。

输出格式

对于每组测试数据,输出一行一个整数 ansans 表示 Maddy 期望获得的灯笼数对 998244353998244353 取模的值。

1
6
1 2
1 3
2 4
2 5
3 6
6 2 3 4 2 1
332748119

提示

样例 1 解释

给定的树共有 6 个点,边为 12,13,24,25,36,1-2, 1-3, 2-4, 2-5, 3-6,

权值分别为 $a_1 = 6, a_2 = 2, a_3 = 3, a_4 = 4, a_5 = 2, a_6 = 1.$

我们枚举所有 (62)=15\binom{6}{2} = 15 对点,检查路径上的权值集合 SSgcd(S)\gcd(S)min(S)\min(S) 是否相等。
例如:

  • 点对 (1,2)(1,2):路径为 [6,2][6,2]min=2\min = 2gcd=2\gcd = 2,因此属于 k=2k = 2
  • 点对 (1,3)(1,3):路径为 [6,3][6,3]min=3\min = 3gcd=3\gcd = 3,因此属于 k=3k = 3
  • 点对 (1,6)(1,6):路径为 [6,3,1][6,3,1]min=1\min = 1gcd=1\gcd = 1,因此属于 k=1k = 1
  • 点对 (3,4)(3,4):路径为 [3,6,2,4][3,6,2,4]min=2\min = 2gcd=1\gcd = 1,不符合条件。

最终统计结果如下:
k=1k = 1:5 对 (1,6),(2,6),(3,6),(4,6),(5,6)(1,6), (2,6), (3,6), (4,6), (5,6)
k=2k = 2:6 对 (1,2),(1,4),(1,5),(2,4),(2,5),(4,5)(1,2), (1,4), (1,5), (2,4), (2,5), (4,5)
k=3k = 3:1 对 (1,3)(1,3)
k=4,5,6k = 4,5,6:0 对。

可以求得对应的期望灯笼数为

$$\frac{5 \times 1 + 6 \times 2 + 1 \times 3 + 0 \times 4 + 0 \times 5 + 0 \times 6}{15} = \frac{4}{3}.$$

对应取模得到答案 332748119332748119

提示

可以证明本题的答案会是一个有理数,记这个答案是 pq\frac{p}{q} 其中 p,qp, q 互质,你需要输出的数字 ansans 须满足在 0ans<9982443530 \le ans < 998244353 之内且

qansp(mod998244353).q \cdot ans \equiv p \pmod{998244353}.

可以证明这样的 ansans 在题目意义下一定存在。