CFCF2174C2.Beautiful Patterns (Hard Version)

提高+/省选-

通过率:0%

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题目描述

这是该问题的困难版本。不同之处在于,本题中 n2105n \le 2 \cdot 10^5。只有当你解决了本问题的所有版本后,才可以进行 hack。

进入古老的“回文宫殿”后,你注意到其墙壁上有奇异的图案。图案是由 1×n1 \times n 的马赛克组成的,每块鹅卵石被涂上 mm 种不同的颜色之一。

任意马赛克 ss 的“正确度”定义为 ss 的所有非空回文子段的个数。该马赛克的“美丽值”被定义为其正确度的平方。例如,对于马赛克 rgrb,有五个回文子段:r、g、r、b 和 rgr。其正确度为 55,美丽值为 2525

在宫殿内游览时,你想知道:如果每个位置上的鹅卵石颜色均独立等概率地从 mm 种颜色中选择,这个马赛克美丽值的期望是多少?请输出该期望对质数 pp 取模后的结果。

输入格式

每组测试包含多组数据。第一行输入测试用例数 tt1t10001 \le t \le 1000)。接下来的 tt 行,每行包含 3 个整数 nnmmpp1n21051 \leq n \leq 2 \cdot 10^51m1071 \leq m \leq 10^7m<p<109m < p < 10^9),分别表示马赛克长度、可选颜色数和需要计算答案取模的质数。

保证 pp 是质数,且所有测试用例中 nn 的总和不超过 10610^6

输出格式

每组数据输出一行,表示该马赛克美丽值的期望对 pp 取模后的结果。

形式化地,设 x=px = p,可以证明最终答案可表示为最简分数 yz\frac{y}{z},其中 yyzz 为整数且 z≢0(modx)z \not \equiv 0 \pmod{x}。请输出一个 0t<x0 \le t < x,满足 tzy(modx)t \cdot z \equiv y \pmod{x}

输入输出样例

  • 输入#1

    3
    2 2 101
    5 1 999999937
    100 23190 3214373

    输出#1

    57
    225
    2347147

说明/提示

在第一个测试用例中,长度为 22 且只能使用两种颜色的马赛克总共有 44 种。其中有两种有 22 个回文子段,另外两种有 33 个。于是,期待值为 (224+224+324+324)=1321mod101=57\left(\frac{2^2}{4} + \frac{2^2}{4} + \frac{3^2}{4} + \frac{3^2}{4}\right) = 13 \cdot 2^{-1} \bmod 101 = 57

在第二个测试用例中,长度为 55 的马赛克的所有子段都是回文串。

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