Lista de probleme 3

Fie a = (a[1], a[2], ..., a[n]) un șir de n numere întregi. Pentru fiecare k ∈ {1,2, ...,n}, definim min[k] = min{a[1], a[2], ... ,a[k]} și max[k] = max{a[1], a[2], ...,a[k]}. Astfel, asociem șirului a un alt șir de intervale închise minmax = ([min[1], max[1]], [min[2], max[2]], ..., [min[n], max[n]]). Vom spune că șirul a este un șir cromatic dacă și numai dacă elementele șirului minmax sunt distincte două câte două, adică nu există două intervale identice în șir. Dându-se un șir a, nu neapărat cromatic, să se determine:

• Numărul de șiruri cromatice NSC ce se pot forma prin rearanjarea elementelor șirului a. Întrucât acest număr poate fi foarte mare, se cere NSC modulo 1.000.000.007.
• Știind că șirul a este cromatic, să se determine poziția p ∈ {1, 2, ..., NSC} a șirului a în lista ordonată lexicografic a tuturor permutărilor cromatice ale lui a.
• Dat fiind q ∈ {1, 2, ..., NSC}, să se determine cel de-al q-lea șir cromatic în ordine lexicografică ce se poate obține prin rearanjarea elementelor șirului a.

Dexter și-a deschis un laborator nou în care vrea să efectueze o serie de experimente pe șoareci pentru a descoperi leacul pentru cancer. În laborator există N șoareci, care se află așezați într-un cerc și sunt numerotați în ordine de la 0 la N-1. Dexter efectuează, pe rând, M experimente. Pentru fiecare experiment șoarecii care participă la al i-lea experiment formează întotdeauna un interval continuu, exprimat sub forma unei perechi de numere (S[i], F[i]), având semnificația:

• dacă S[i] ≤ F[i], atunci șoarecii S[i], S[i]+1, ..., F[i] participă la experimentul i;
• dacă S[i] > F[i], atunci șoarecii S[i], S[i]+1, ..., N-2, N-1, 0, ..., F[i] participă la experimentul i.

La fiecare pas, Dexter vrea să știe câți din cei N șoareci au participat la toate experimentele efectuate până atunci. Altfel spus, după fiecare al i-lea experiment efectuat, să se determine numărul de șoareci care au participat la toate experimentele 1, 2, ..., i.

Gușteru’ a descoperit într-un dulap un vechi joc de aventură, numit Ijnamuj. Jocul inițial pornește de la nivelul 1, iar scopul este completarea a cât mai multor nivele. Fiecare nivel i are asociată o listă L(i) care conține alte nivele din joc. Pentru a completa nivelul i, Gușteru’ va trebui mai întâi să completeze toate nivelele din lista L(i), în orice ordine dorește el. După completarea oricărui nivel, el poate să completeze orice alt nivel a cărui listă conține numai nivele completate. Pentru că jocul începe de la nivelul 1, lista L(1) va fi mereu vidă, adică completarea lui nu este restricționată de niciun alt nivel. Care este numărul maxim de nivele pe care le poate completa Gușteru’?