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少儿编程

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#3781. 「HNOI2019」多边形

统计

题目描述

小 R 与小 W 在玩游戏。

他们有一个边数为 $n$ 的凸多边形,其顶点沿逆时针方向标号依次为 $1,2,3, \ldots , n$。最开始凸多边形中有 $n$ 条线段,即多边形的 $n$ 条边。这里我们用一个有序数对 $(a, b)$(其中 $a < b$)来表示一条端点分别为顶点 $a, b$ 的线段。

在游戏开始之前,小 W 会进行一些操作。每次操作时,他会选中多边形的两个互异顶点,给它们之间连一条线段,并且所连的线段不会与已存的线段重合、相交(只拥有一个公共端点不算作相交)。他会不断重复这个过程,直到无法继续连线,这样得到了状态 $S_0$。$S_0$ 包含的线段为凸多边形的边与小 W 连上的线段,容易发现这些线段将多边形划分为一个个三角形区域。对于其中任意一个三角形,其三个顶点为 $i,j,k(i < j < k)$,我们可以给这个三角形一个标号 $j$,这样一来每个三角形都被标上了 $2,3, \ldots , n − 1$ 中的一个,且没有标号相同的两个三角形。

小 W 定义了一种「旋转」操作:对于当前状态,选定 $4$ 个顶点 $a,b,c,d$,使其满足 $1 ≤ a < b < c <d ≤ n$ 且它们两两之间共有 $5$ 条线段——$(a,b), (b,c), (c,d), (a,d), (a,c)$,然后删去线段 $(a,c)$,并连上线段 $(b,d)$。那么用有序数对 $(a, c)$ 即可唯一表示该次「旋转」。我们称这次旋转为 $(a,c)$ 「旋转」。显然每次进行完“旋转”操作后多边形中依然不存在相交的线段。

当小 W 将一个状态作为游戏初始状态展示给小 R 后,游戏开始。游戏过程中,小 R 每次可以对当前的状态进行「旋转」。在进行有限次「旋转」之后,小 R 一定会得到一个状态,此时无法继续进行「旋转」操作,游戏结束。那么将每一次「旋转」所对应的有序数对操作顺序写下,得到的序列即为该轮游戏的操作方案

为了加大难度,小 W 以 $S_0$ 为基础,产生了 $m$ 个新状态。其中第 $i$ 个状态 $S_i$ 为对 $S_0$ 进行一次「旋转」操作后得到的状态。你需要帮助小 R 求出分别以 $S_0, S_1, \ldots , S_m$ 作为游戏初始状态时,小 R 完成游戏所用的最少「旋转」次数,并根据小 W 的心情,有时还需求出旋转次数最少不同操作方案数。由于方案数可能很大,输出时请对 $10^9+7$ 取模。

输入格式

第一行一个整数 $W$,表示小 W 的心情。若 $W$ 为 $0$ 则只需求出最少的「旋转」次数,若 $W$ 为 $1$ 则还需求出「旋转」次数最少时的不同操作方案数。

第二行一个正整数 $n$,表示凸多边形的边数。

接下来 $n - 3$ 行,每行两个正整数 $x, y$,表示小 W 在 $S_0$ 中连的一条线段,端点分别为 $x, y$。保证该线段不与已存的线段重合或相交。

接下来一行一个整数 $m$,表示小 W 以 $S_0$ 为基础产生的新状态个数。

接下来 $m$ 行,每行两个整数。假设其中第 $i$ 行为 $a, b$,表示对 $S_0$ 进行 $(a, b)$「旋转」后得到 $S_i$。

输出格式

输出共 $m + 1$ 行。

若 $W$ 为 $0$ 则每一行输出一个整数,第 $i(i = 1,2, \ldots , m, m + 1)$ 行输出的整数表示 $S_{i−1}$ 作为初始局面的最少「旋转」次数。

若 $W$ 为 $1$ 则每一行输出两个整数,第 $i(i = 1,2, \ldots , m, m + 1)$ 行输出的两个整数依次表示 $S_{i−1}$ 作为初始局面的最少「旋转」次数、「旋转」次数最少的不同操作方案数对 $10^9+7$ 取模的结果。

样例 1

input

1
6
1 3
1 5
3 5
1
1 3

output

3 2
3 1

以 $S_0$ 为初始状态,最少「旋转」次数为 $3$,有 $2$ 种方案,如下:

poly1.png

以 $S_1$ 为初始状态,最少「旋转」次数为 $3$,有 $1$ 种方案,如下:

poly2.png

样例 2

input

1
12
1 10
1 6
1 3
3 6
3 5
6 10
6 8
8 10
10 12
4
1 10
1 3
6 8
1 6

output

8 210
7 210
8 70
8 105
8 140

数据范围与提示

测试点编号 $W$ $n$ $m$ 测试点编号 $W$ $n$ $m$
$1$ $1$ $=\text{id}+8$,其中 $\text{id}$ 是测试点编号 $=0$ $11$ $0$ $\le 10^4$ $\le 10^5$
$2$ $1$ $=\text{id}+8$,其中 $\text{id}$ 是测试点编号 $=0$ $12$ $0$ $\le 10^4$ $\le 10^5$
$3$ $1$ $=\text{id}+8$,其中 $\text{id}$ 是测试点编号 $\le n$ $13$ $1$ $\le 10^4$ $\le 10^3$
$4$ $1$ $=\text{id}+8$,其中 $\text{id}$ 是测试点编号 $\le n$ $14$ $1$ $\le 10^4$ $\le 10^3$
$5$ $1$ $=\text{id}+8$,其中 $\text{id}$ 是测试点编号 $\le n$ $15$ $1$ $\le 10^5$ $=0$
$6$ $1$ $=\text{id}+8$,其中 $\text{id}$ 是测试点编号 $\le n$ $16$ $1$ $\le 10^5$ $\le 10^5$
$7$ $1$ $\le 100$ $\le n$ $17$ $1$ $\le 10^5$ $\le 10^5$
$8$ $1$ $\le 100$ $\le n$ $18$ $1$ $\le 10^5$ $\le 10^5$
$9$ $1$ $\le 100$ $=0$ $19$ $1$ $\le 10^5$ $\le 10^5$
$10$ $1$ $\le 100$ $=0$ $20$ $1$ $\le 10^5$ $\le 10^5$

对于所有输入数据,保证:$3\le n\le 10^5,0\le m\le 10^5$。