E - じゃんけん式 (Rock-Scissors-Paper Expression) Editorial

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配点: 100100

問題文

この問題では,じゃんけんの手「グー」「チョキ」「パー」をそれぞれ R,S,P\mathrm{R}, \mathrm{S}, \mathrm{P} で表す.R\mathrm{R}S\mathrm{S} に勝ち,S\mathrm{S}P\mathrm{P} に勝ち,P\mathrm{P}R\mathrm{R} に勝つ.

x,yx, y をじゃんけんの手とするとき,x+y,xy,xyx + y,\, x - y,\, x \ast y を以下のように定める (これらは通常の意味での足し算・引き算・掛け算ではない):

  • x+yx + y は,xyx \ne y のとき xxyy のうち勝つ方とし,x=yx = y のとき xx とする.
  • xyx - y は,xyx \ne y のとき xxyy のうち負ける方とし,x=yx = y のとき xx とする.
  • xyx \ast y は,xyx \ne y のとき R,S,P\mathrm{R}, \mathrm{S}, \mathrm{P} のうち xx でも yy でもないものとし,x=yx = y のとき xx とする.

じゃんけんの手と +,,+, -, \ast と括弧からなる式は,以下のように計算する:

  • 括弧の中は先に計算する.例えば,R(P+S)=RS=P\mathrm{R} \ast (\mathrm{P} + \mathrm{S}) = \mathrm{R} \ast \mathrm{S} = \mathrm{P} である.
  • 括弧の深さが同じ部分については,
    • +,+, - より \ast の方を優先して計算する.例えば,RPS=R(PS)=RR=R\mathrm{R} - \mathrm{P} \ast \mathrm{S} = \mathrm{R} - (\mathrm{P} \ast \mathrm{S}) = \mathrm{R} - \mathrm{R} = \mathrm{R} である.
    • 同じ優先順位のもの (++ どうし,- どうし,++-\ast どうし) については,左から順番に計算する.例えば,RP+S=(RP)+S=R+S=R\mathrm{R} - \mathrm{P} + \mathrm{S} = (\mathrm{R} - \mathrm{P}) + \mathrm{S} = \mathrm{R} + \mathrm{S} = \mathrm{R} である.

JOI さんはあるじゃんけんの式を持っていたが,その式の中の R,S,P\mathrm{R}, \mathrm{S}, \mathrm{P} の一部が見えなくなってしまった.見えなくなってしまった部分が ? で表された長さ NN の文字列 EE が与えられる.JOI さんは,見えなくなってしまった部分のそれぞれに R,S,P\mathrm{R}, \mathrm{S}, \mathrm{P} のいずれかを割り当てる方法であって,式の計算結果が AA になるものが何通りあるかを知りたい.その数は非常に大きくなる可能性があるので,10000000071\,000\,000\,007 で割った余りを求めたい.

本問で用いられる文法は,BNF (バッカス・ナウア記法) を用いて以下のように表される.じゃんけんの式の一部が見えなくなってしまったものは <expression> である.

<expression> ::= <term> | <expression> "+" <term> | <expression> "-" <term>
<term> ::= <factor> | <term> "*" <factor>
<factor> ::= "R" | "S" | "P" | "?" | "(" <expression> ")"

これは例えば,ある文字列が <expression> であるとは,「<term> である」または「<expression> である文字列,+,<term> である文字列,をこの順に連結させたもの」または「<expression> である文字列,-,<term> である文字列,をこの順に連結させたもの」であることである,というように再帰的に定義されることを意味する.

<expression> である文字列 EE と計算結果 AA が与えられるので,?R,S,P\mathrm{R}, \mathrm{S}, \mathrm{P} のいずれかを割り当てる方法であって式の計算結果が AA になるものの個数を 10000000071\,000\,000\,007 で割った余りを求めるプログラムを作成せよ.

制約

  • 1N2000001 \leqq N \leqq 200\,000
  • EE は長さ NN の文字列である.
  • EE は問題文で定められた <expression> である.
  • AAR または S または P である.

小課題

  1. (2020 点) N15N \leqq 15
  2. (2020 点) N200N \leqq 200
  3. (6060 点) 追加の制約はない.

入力

入力は以下の形式で標準入力から与えられる.

NN
EE
AA

出力

標準出力に,?R,S,P\mathrm{R}, \mathrm{S}, \mathrm{P} のいずれかを割り当てる方法であって式の計算結果が AA になるものの個数を 10000000071\,000\,000\,007 で割った余りを 11 行で出力せよ.


入力例 1Copy

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11
S+?-(R+?)*P
S

出力例 1Copy

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6

22 箇所の ?R,S,P\mathrm{R}, \mathrm{S}, \mathrm{P} のいずれかを割り当てて計算結果を S\mathrm{S} にする方法は,以下の 66 通りがある:

  • S+R(R+R)P\mathrm{S} + \mathrm{R} - (\mathrm{R} + \mathrm{R}) \ast \mathrm{P}
  • S+R(R+S)P\mathrm{S} + \mathrm{R} - (\mathrm{R} + \mathrm{S}) \ast \mathrm{P}
  • S+S(R+R)P\mathrm{S} + \mathrm{S} - (\mathrm{R} + \mathrm{R}) \ast \mathrm{P}
  • S+S(R+S)P\mathrm{S} + \mathrm{S} - (\mathrm{R} + \mathrm{S}) \ast \mathrm{P}
  • S+P(R+R)P\mathrm{S} + \mathrm{P} - (\mathrm{R} + \mathrm{R}) \ast \mathrm{P}
  • S+P(R+S)P\mathrm{S} + \mathrm{P} - (\mathrm{R} + \mathrm{S}) \ast \mathrm{P}

入力例 2Copy

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15
?+?-?*?+?-?*?+?
R

出力例 2Copy

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2187

入力例 3Copy

Copy
13
(((((R)))))+?
P

出力例 3Copy

Copy
1

入力例 4Copy

Copy
1
P
S

出力例 4Copy

Copy
0

入力例 5Copy

Copy
27
R+((?+S-?*P+?)-P*?+S-?)*R+?
P

出力例 5Copy

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381

入力例 6Copy

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83
((R+?)*(?+?))*((?+?)*(?+?))*((?+?)*(?+?))-((S+?)*(?+?))*((?+?)*(?+?))*((?+?)*(?+?))
P

出力例 6Copy

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460353133

条件を満たす割り当て方は 1046035320310\,460\,353\,203 通りあるため,それを 10000000071\,000\,000\,007 で割った余りである 460353133460\,353\,133 を出力する.



2025-04-05 (Sat)
09:46:38 +00:00