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이진 탐색 게임

면접 대비

시간 제한30초메모리 제한1024 MB

요약
앨리스와 밥이 2L개 칸의 보드에서 번갈아 왼쪽이나 오른쪽 절반을 지울 때, 모든 카드 번호 배치에 대한 최종 점수의 합을 구합니다.
난이도

보통10점 중 5점

유형
게임 이론, 동적 계획법, 조합론
정답자
아직 제출이 없습니다

문제

앨리스와 밥이 이진 탐색 게임을 한다. 게임은 한 줄로 늘어선 2L2L개의 칸으로 이루어진 보드에서 진행된다. 각 칸에는 1 이상 NN 이하의 정수가 하나씩 적혀 있다. 또한 1번부터 NN번까지 번호가 붙은 카드가 NN장 있다. 게임을 시작하기 전에 심판은 각 카드에 1 이상 MM 이하의 정수를 적는다. 이때 가능한 방법은 모두 MNM^N가지이며, 심판은 그중 하나를 고른다. 앨리스와 밥은 게임을 시작하기 전에 칸의 정수와 각 카드에 적힌 정수를 모두 안다.

앨리스가 먼저 한다. 게임은 총 LL턴이며, 앨리스가 ⌈L/2⌉\lceil L/2 \rceil턴, 밥이 ⌊L/2⌋\lfloor L/2 \rfloor턴을 맡는다. 한 턴에서 플레이어는 남은 칸들 중 가장 왼쪽 절반 또는 가장 오른쪽 절반을 지울 수 있다. 예를 들어 보드가 [2,4,1,1,4,5,2,5]라고 하자. 앨리스는 첫 턴에 절반 중 하나를 지워야 하므로 [2,4,1,1] 또는 [4,5,2,5]가 남는다. 앨리스가 왼쪽 절반을 지워 [4,5,2,5]를 남기면, 밥은 [4,5]와 [2,5] 중에서 하나를 남겨야 한다. 밥이 [2,5]를 남겼다면 마지막 턴에 앨리스는 [2]와 [5] 중에서 고른다.

게임이 끝나면 남은 한 칸의 수 X를 본다. 게임의 점수는 카드 X에 적힌 정수이다. 위 예시에서 앨리스가 마지막 턴에 [5]를 지우고 [2]를 남기면, 게임의 점수는 심판이 2번 카드에 적은 수가 된다.

앨리스는 점수를 최대화하고 밥은 점수를 최소화하도록 최적으로 플레이한다. 보드의 칸에는 고정된 정수 A1,A2,…,A2LA_1, A_2, \ldots, A_{2L}이 적혀 있다. 공정성을 위해 두 사람은 MNM^N번의 게임을 하며, 심판은 게임마다 카드에 적는 정수의 방법을 다르게 고른다. 즉 카드에 정수를 적는 방법 하나당 앨리스와 밥은 정확히 한 번의 게임을 한다. 주어진 게임 조건과 고정된 보드에 대해 모든 게임 점수의 합을 구하라. 합이 매우 클 수 있으므로 소수 109+710^9+7로 나눈 나머지를 출력한다.

입력

첫 줄에 테스트 케이스의 수 TT가 주어진다. 각 테스트 케이스는 정확히 두 줄로 이루어진다. 각 테스트 케이스의 첫 줄에는 세 정수 NN, MM, LL이 주어진다. 둘째 줄에는 2L2L개의 정수 A1,A2,…,A2LA_1, A_2, \ldots, A_{2L}이 주어지며, AiA_i는 왼쪽에서 ii번째 칸에 적힌 정수이다.

출력

각 테스트 케이스마다 Case #x: y 형식으로 한 줄을 출력한다. 여기서 x는 테스트 케이스 번호(1부터 시작)이고, y는 MNM^N번 게임 점수의 합을 109+710^9+7로 나눈 나머지이다.

제한

  • 1≤T≤121 \le T \le 12
  • 1≤L≤51 \le L \le 5
  • 모든 ii에 대해 1≤Ai≤N1 \le A_i \le N

힌트

샘플 케이스 #1에서 빈 카드에 쓸 수 있는 방법은 [1,1], [1,2], [2,1], [2,2]의 4가지이다. 앞의 두 방법에서는 앨리스가 첫 턴에 무엇을 고르든 밥이 마지막에 남는 수를 1로 만들 수 있다. 카드 1에는 1이 적혀 있으므로 이 두 게임의 점수는 1이다. 뒤의 두 방법에서는 앨리스가 먼저 왼쪽 절반을 지워 [1,1]을 밥에게 넘길 수 있고, 밥은 [1]을 남길 수밖에 없다. 이때 카드 1에는 2가 적혀 있으므로 두 게임의 점수는 모두 2이다. 모든 게임 점수의 합은 1+1+2+2=6이다.

예제1

  1. 예제 1

    입력
    3
    2 2 2
    2 1 1 1
    4 3 2
    3 1 1 4
    5 100 3
    2 4 1 1 4 5 2 5
    
    예상 출력
    Case #1: 6
    Case #2: 144
    Case #3: 991661422