#P5288. [HNOI2019] 多边形

[HNOI2019] 多边形

题目描述

小 R 与小 W 在玩游戏。

他们有一个边数为 nn 的凸多边形,其顶点沿逆时针方向标号依次为 1,2,3,,n1,2,3,\cdots , n。最开始凸多边形中有 nn 条线段,即多边形的 nn 条边。这里我们用一个有序数对 (a,b)(a, b)(其中 a<ba < b)来表示一条端点分别为顶点 a,ba,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 s0s_0s0s_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)i,j,k(i < j < k),我们可以给这个三角形一个标号 jj,这样一来每个三角形都被标上了 2,3,,n12,3, \cdots , 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 44 个顶点 a,b,c,da,b,c,d,使其满足 1a<b<c<dn1 \leq a < b < c <d \leq n 且它们两两之间共有 55 条线段——(a,b),(b,c),(c,d),(a,d),(a,c)(a,b), (b,c), (c,d), (a,d), (a,c),然后删去线段 (a,c)(a,c),并连上线段 (b,d)(b,d)。那么用有序数对 (a,c)(a,c) 即可唯一表示该次“旋转”。我们称这次旋转为 (a,c)(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”所对应的有序数对按操作顺序写下,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 s0s_0 为基础,产生了 mm 个新状态。其中第 ii 个状态 sis_i 为对 s0s_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 s0,s1sns_0,s_1\cdots s_n 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”次数最少的不同操作方案数。由于方案数可能很大,输出时请对 109+710 ^ 9+7 取模。

输入格式

第一行一个整数 WW,表示小 W 的心情。若 WW00 则只需求出最少的“旋转”次数,若 WW11 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 nn,表示凸多边形的边数。

接下来 n3n-3 行,每行两个正整数 x,yx,y,表示小 W 在 s0s_0 中连的一条线段,端点分别为 x,yx,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 mm,表示小 W 以 s0s_0 为基础产生的新状态个数。

接下来 mm 行,每行两个整数。假设其中第 ii 行为 a,ba,b,表示对 s0s_0 进行 (a,b)(a,b)“旋转”后得到 sis_i

输出格式

输出共 m+1m+1 行。

WW00 则每一行输出一个整数,第 i(i=1,2,,m,m+1)i(i = 1,2, \cdots , m, m + 1) 行输出的整数表示 Si1S_{i-1} 作为初始局面的最少“旋转”次数。

WW11 则每一行输出两个整数,第 i(i=1,2,,m,m+1)i(i = 1,2, \cdots , m, m + 1) 行输出的两个整数依次表示 Si1S_{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 109+710 ^ 9+7 取模的结果。

1
6
1 3
1 5
3 5
1
1 3
3 2
3 1

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
8 210
7 210
8 70
8 105
8 140

提示