새로운 AVL 트리 만들기

시간 제한2초메모리 제한1024 MB

요약
허용 균형값 집합 S와 높이 h가 주어질 때, 리프를 뺀 모든 노드의 균형값이 S에 속하는 높이 h AVLM 트리의 개수를 구한다.
난이도

보통10점 중 7점

유형
동적 계획법, 조합론, 트리
정답자
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문제

AVL 트리는 해당 트리를 만든 Adelson-Velsky와 Landis의 이름을 딴 트리이다.

AVL 트리를 정의하기 위해 먼저 노드별로 ”균형값”을 정의한다. 어떤 노드의 균형값이란, 해당 노드의 왼쪽 서브트리의 높이를 h_lh\_l, 오른쪽 서브트리의 높이를 h_rh\_r이라고 할 때, h_r−h_lh\_r-h\_l을 의미한다. 이때, 왼쪽 혹은 오른쪽 자식이 없다면 해당 방향의 서브트리의 높이는 00으로 생각한다. 원래 AVL트리는 모든 노드의 균형값이 −1-1, 00, 11 중 하나이다.

MatKor 자료구조 세미나를 들은 민재는 자신의 이름도 넣어 AVLM 트리를 개발하려고 한다. 민재는 기존 AVL 트리에서 노드들의 균형값이 될 수 있는 −1-1, 00, 11 중 일부만을 허용하고자 한다. 그래서 −1,0,1\\{-1,0,1\\}의 공집합이 아닌 부분집합 SS를 정해, ”리프 노드를 제외한 모든 노드의 균형값이 SS의 원소 중 하나인 트리”를 새로 정의해 AVLM 트리라는 이름을 붙였다. 이때, 리프 노드는 반드시 균형값이 00이므로, 이는 예외로 두었다.

집합 SS와 AVLM 트리의 높이 hh가 주어졌을 때, 높이 hh로 가능한 트리의 모양이 몇 개 있는지 구해보자.

노드 하나만 존재하는 트리의 높이를 11이라고 생각한다.

입력

첫 번째 줄에 테스트 케이스의 개수 TT가 주어진다. (1≤T≤106)(1\le T\le 10^6)

각 테스트 케이스 별로 두 줄의 입력이 주어진다.

첫 번째 줄에 높이 hh, SS의 원소의 개수 ∣S∣\lvert S \rvert이 공백으로 구분되어 주어진다. (1≤h≤106;(1\le h\le 10^6; 1≤∣S∣≤3)1\le\lvert S \rvert\le 3)

두 번째 줄에는 노드별로 가능한 균형값을 나타내는 SS의 서로 다른 원소 ∣S∣\lvert S \rvert개가 오름차순으로 주어진다.

SS는 −1,0,1,−1,0,−1,1,0,1,−1,0,1\\{-1\\} ,\\{0\\} ,\\{1\\} ,\\{-1,0\\} ,\\{-1,1\\} ,\\{0,1\\} ,\\{-1,0,1\\} 중 하나이다.

같은 테스트 케이스는 여러 번 주어지지 않는다.

출력

각 테스트 케이스 별로 한 줄에 하나씩 답을 109+710^9+7로 나눈 나머지를 출력한다.

힌트

입력이 많은 경우 빠른 입출력을 사용하지 않으면 시간 초과가 나올 수 있다.

예제1

  1. 예제 1

    입력
    6
    1 1
    1
    2 1
    -1
    3 2
    -1 1
    3 3
    -1 0 1
    5 3
    -1 0 1
    1000000 3
    -1 0 1
    
    예상 출력
    1
    1
    4
    15
    108675
    431215210