CF2006F Dora's Paint
题目描述
不幸的是,朵拉在绘制班级壁画时颜料洒了。她将壁画视作一个 $n \times n$ 的矩阵 $b$,最开始时,矩阵中所有元素 $b_{i,j}$ 都是 0。
朵拉有两支不同颜色的画笔,在一次操作中,她可以使用其中一支画笔来为矩阵上色:
- 第一支画笔的颜色为 1,可以为矩阵中的某一列上色。具体来说,朵拉选择某一列 $1 \leq j \leq n$,然后将这一列中所有的元素设置为 1,即 $b_{i,j} := 1$ 对于所有 $1 \leq i \leq n$;
- 第二支画笔的颜色为 2,可以为矩阵中的某一行上色。具体来说,朵拉选择某一行 $1 \leq i \leq n$,然后将这一行中所有的元素设置为 2,即 $b_{i,j} := 2$ 对于所有 $1 \leq j \leq n$。
朵拉需要最终让整个矩阵 $b$ 只包含颜色 1 和颜色 2。
对于任意矩阵 $b$,定义 $f(b)$ 为从初始全 0 矩阵经过最少操作次数变为矩阵 $b$ 所需的最小步骤数。矩阵 $b$ 的“美丽值”是指用恰好 $f(b)$ 次操作将初始矩阵变为 $b$ 的不同方法数。如果不能将初始矩阵变为 $b$,那么美丽值为 0。
然而,朵拉随手犯了一个错误;实际的矩阵 $a$ 和真正应该得到的矩阵 $b$ 仅有一个元素不同。换句话说,存在一个唯一的元素位置 $(i, j)$,使得 $a_{i,j} = 3 - b_{i,j}$。
请帮助朵拉计算在所有可能错误的情况下,真实矩阵 $b$ 的期望美丽值,并对结果取模 $998\,244\,353$。
由于矩阵比较大,朵拉只告诉我们 $m$ 个颜色为 1 的元素的位置,剩下的 $n^2 - m$ 个元素的颜色为 2。
输入格式
每个测试点有多个测试用例。第一行包含一个整数 $t$ ($1 \leq t \leq 10^4$),表示测试用例的数量。接下来是每个测试用例的具体内容。
对于每个测试用例的第一行,输入两个整数 $n$ 和 $m$ ($2 \leq n \leq 2 \cdot 10^5$, $0 \leq m \leq \min(10^6, n^2)$),表示矩阵的大小以及颜色为 1 的元素数量。
接下来 $m$ 行,每行包含两个整数 $x_i$ 和 $y_i$ ($1 \leq x_i, y_i \leq n$),表示矩阵 $a$ 中位置 $(x_i, y_i)$ 的元素是颜色 1。
确保当 $i \neq j$ 时,$(x_i, y_i) \neq (x_j, y_j)$。
保证所有测试用例中 $n$ 的总和不超过 $4 \cdot 10^5$,$m$ 的总和不超过 $10^6$。
输出格式
对于每个测试用例,输出一个整数——这个整数是对真实矩阵 $b$ 的期望美丽值取模 $998\,244\,353$ 的结果。
说明/提示
在第一个测试用例中,矩阵 $a = \left[\begin{matrix}1&1\\2&2\end{matrix}\right]$。考虑将元素 $(1,1)$ 改变以计算答案。
可以证明,将初始矩阵变为 $\left[\begin{matrix}2&1\\2&2\end{matrix}\right]$ 需要至少 3 步。具体方法是,先将第一行涂成颜色 2,然后将第二列涂成颜色 1,最后将第二行涂成颜色 2。操作过程如下:
$$
\left[\begin{matrix}0&0\\0&0\end{matrix}\right] \Rightarrow \left[\begin{matrix}2&2\\0&0\end{matrix}\right] \Rightarrow \left[\begin{matrix}2&1\\0&1\end{matrix}\right] \Rightarrow \left[\begin{matrix}2&1\\2&2\end{matrix}\right]
$$
事实证明,这种方法是唯一可以用3步实现的方法。因此,矩阵 $\left[\begin{matrix}2&1\\2&2\end{matrix}\right]$ 的美丽值为 1。类似地,如果改变矩阵中的其他元素,美丽值仍然是 1,所以真实矩阵 $b$ 的期望美丽值为 1。
在第二个测试用例中,矩阵 $a = \left[\begin{matrix}1&2\\2&2\end{matrix}\right]$。考虑将元素 $(2, 2)$ 改变以计算答案。
可以证明无法将初始矩阵变为 $\left[\begin{matrix}1&2\\2&1\end{matrix}\right]$,因此其美丽值是 0。如果改变矩阵中的其他任何元素,美丽值总是 2,所以期望美丽值为 $\frac{0 + 2 + 2 + 2}{4} = \frac{6}{4} \equiv 499\,122\,178 \pmod {998\,244\,353}$。
**本翻译由 AI 自动生成**