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少儿编程

时间限制:2 s 空间限制:128 MB

#4021. 「WC2020」猜数游戏

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题目描述

黑板上写有 $n$ 个互不相等且都小于 $p$ 的正整数 $a_1, a_2, \cdots, a_n$。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 $a_k$,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 $(a_k)^m \bmod p$ 的数,其中 $m$ 是任意正整数,$\bmod$ 表示求二者做带余除法后的余数。反之,若 $a_k$ 没有被小 J 选中,则小 J 只会告诉小 M $a_k$ 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 $n=4$,$p=7$,数字 ${a_n}$ 按下标顺序依次为 ${1, 3, 4, 6}$,小 J 选定的数字为 ${1, 4, 6}$,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
$a_2 = 3$ $a_2$ 没有被选中
$a_4 = 6$ $6(= 6^1 \bmod 7)$,$1(=6^2 \bmod 7)$
$a_3 = 4$ $4(= 4^1 \bmod 7)$,$1(=4^3 \bmod 7)$

$3$ 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 $S$ 是多少。

为了避免精度误差,你需要输出答案乘 $(2^n - 1)$ 后模 $998244353$ 的余数。在本题中,你可以认为小 J 每次在选数时会在集合 ${a_1, a_2, \cdots, a_n}$ 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 $(2^n - 1) \times S$ 一定是一个整数。

输入格式

第一行两个正整数 $n$ 和 $p$。

第二行 $n$ 个正整数,依次表示 $a_1, a_2, \cdots, a_n$。

输出格式

仅一行一个整数表示答案。

样例 1

input

4 7
1 3 4 6

output

17

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
${1}$ ${1 }$
${3}, {3, 4}, {3, 6}, {3, 4, 6}, {1, 3}, {1, 3, 4}, {1, 3, 6}, {1, 3, 4, 6}$ ${3}$
${4}, {1, 4}$ ${4}$
${6}, {1, 6}$ ${6}$
${4, 6}, {1, 4, 6}$ ${4,6}$

因此最小询问次数的期望 $S = \frac{17}{15}$。

样例 2

input

8 9
1 2 3 4 5 6 7 8

output

532

见附加文件中的 game3.ingame3.ans

数据范围与提示

对于所有测试点:$1 \leq n \leq 5000$,$3 \leq p \leq 10^8$,$1 \leq a_i < p\ (1 \leq i \leq n)$ 且 $a_i$ 两两不同。

对于所有编号为奇数的测试点,保证 $p$ 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 $q$ 和正整数 $k > 1$ 使得 $p = q^k$。

测试点编号 $n\leq$ $p\le$ 特殊性质 测试点编号 $n\leq$ $q\le$ 特殊性质
$1$ $10$ $100$ $2$ $10$ $100$
$3$ $10$ $100$ $4$ $10$ $100$
$5$ $200$ $5000$ $6$ $200$ $5000$
$7$ $300$ $10^6$ $8$ $300$ $10^6$
$9$ $300$ $10^6$ A $10$ $300$ $10^6$ B
$11$ $5000$ $10^7$ A $12$ $5000$ $10^7$
$13$ $5000$ $10^7$ $14$ $5000$ $10^7$
$15$ $5000$ $10^8$ A $16$ $5000$ $10^8$ B
$17$ $5000$ $10^8$ $18$ $5000$ $10^8$
$19$ $5000$ $10^8$ $20$ $5000$ $10^8$

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

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