小 Y 和小 P 要一起參加馬拉松訓練。訓練場地是一張地圖,上面有 $N$ 個檢查站與 $M$ 條雙向道路,第 $i$ 條道路連接檢查站 $u_i$ 與檢查站 $v_i$。地圖保證沒有自環,且任兩個檢查站之間最多只有一條道路。
小 Y 會從檢查站 $S$ 出發,恰好跑 $K$ 段道路(路線中可以重複經過相同的檢查站或道路)。每跑完一段道路後,他會在所有合法的下一步選項中等機率隨機選一條道路繼續跑。
不過教練規定:不能在跑完一段路之後,下一步馬上調頭跑回來。也就是說,如果某一步是從檢查站 $x$ 跑到檢查站 $y$,那麼下一步不能馬上從 $y$ 跑回 $x$;因此「合法的下一步選項」指的是目前所在檢查站的所有道路中,扣掉剛剛跑過來的那一條之後剩下的道路(第一步則所有相連道路都是合法選項)。如果在跑完不到 $K$ 段道路時就已經無路可走(所有合法選項都被排除),就視為這趟訓練失敗,不會產生任何後續路線。
一條長度為 $K$ 的合法路線,其機率定義為路線中每一步「在該步當下的合法選項中,剛好選中這條道路」的機率之乘積——注意每一步的分母是那一步當下的合法選項數,不同路線、不同步驟可能不同。請幫小 Y 和小 P 計算:從檢查站 $S$ 出發、長度恰好為 $K$、終點為檢查站 $T$ 的所有合法路線,其機率總和為何。若不存在這樣的路線,答案為 $0$。
注意中途失敗的路線不會被重新分配機率,因此所有終點的機率總和不一定是 $1$。
輸入第一行有五個整數 $N, M, S, T, K$,代表檢查站的數量、道路的數量、起點、終點,以及路線需要恰好跑過的道路段數。
接下來 $M$ 行,第 $i$ 行有兩個整數 $u_i, v_i$,代表第 $i$ 條道路連接檢查站 $u_i$ 與檢查站 $v_i$。
輸出一行一個整數,代表恰好跑完 $K$ 段道路後停在檢查站 $T$ 的機率。
這個機率一定可以寫成一個最簡分數 $\dfrac{p}{q}$,其中 $p, q$ 為非負整數、$q > 0$ 且 $q$ 與 $10^ 9+7$ 互質。由於機率通常不是整數,無法直接輸出分數,因此請改為輸出 $p \times q^ {-1} \bmod (10^ 9+7)$,其中 $q^ {-1}$ 是 $q$ 在模 $10^ 9+7$ 下的模逆元——也就是唯一滿足 $q \times q^ {-1} \equiv 1 \pmod{10^ 9+7}$ 的整數。
換句話說,請輸出唯一一個整數 $x$,$0 \le x < 10^ 9+7$,使得
$$x \times q \equiv p \pmod{10^ 9+7}.$$
特別地,若不存在任何合法路線(機率為 $0$),此時 $p = 0$,直接輸出 $0$ 即可。
4 5 1 4 3 1 2 2 3 3 4 1 3 2 4
250000002
3 2 1 1 3 1 2 2 3
0
範測 1 解釋:
地圖上檢查站 $1,2,3,4$ 之間除了 $1-4$ 以外兩兩都有道路相連,度數分別是 $\deg(1)=2,\deg(2)=3,\deg(3)=3,\deg(4)=2$。從檢查站 $1$ 出發,跑完 $3$ 段道路後停在檢查站 $4$ 的所有路線與機率如下:
| 路線 | 每一步的選擇機率 | 這條路線的機率 |
| :---: | :---: | :---: |
| $1 \to 2 \to 3 \to 4$ | $\frac{1}{2} \times \frac{1}{2} \times \frac{1}{2}$ | $\frac{1}{8}$ |
| $1 \to 3 \to 2 \to 4$ | $\frac{1}{2} \times \frac{1}{2} \times \frac{1}{2}$ | $\frac{1}{8}$ |
(另外像 $1\to2\to4\to3$、$1\to3\to4\to2$ 這兩條路線雖然中途有經過檢查站 $4$,但跑完 $3$ 段道路時分別停在檢查站 $3$ 和檢查站 $2$,不算數。)
因此恰好跑完 $3$ 段道路、最後停在檢查站 $4$ 的機率為 $\frac{1}{8}+\frac{1}{8}=\frac{1}{4}$。將 $\frac{1}{4}$ 表示成 $p \times q^ {-1} \bmod (10^ 9+7)$ 的形式,即 $p=1,q=4$,答案為 $1 \times 4^ {-1} \bmod (10^ 9+7) = 250000002$。
範測 2 解釋:
地圖是鏈狀 $1 - 2 - 3$,其中 $\deg(1)=1,\deg(2)=2,\deg(3)=1$。從檢查站 $1$ 出發,因為 $\deg(1)=1$,第一步只能(機率為 $1$)跑到檢查站 $2$;到了檢查站 $2$ 之後,因為不能馬上調頭跑回檢查站 $1$,唯一合法選項是跑到檢查站 $3$(機率為 $1$);但到了檢查站 $3$ 之後,唯一相連的道路又是通往檢查站 $2$,跑回去會構成馬上調頭,不合法——此時已經沒有任何合法的下一步了。因此這趟訓練在跑完 $2$ 段道路後就必定失敗,不存在跑滿 $3$ 段道路的路線,機率為 $0$。
2026 YTP 高中組決賽 p9
| No. | Testdata Range | Constraints | Score |
|---|---|---|---|
| 1 | 0~1 | 範例測試資料 | 0 |
| 2 | 2~22 | $K \leq 50000$ | 5 |
| 3 | 0~53 | 無額外限制 | 15 |