Problem p02666 (C++) — buggy submission, verdict: Runtime Error

#include <algorithm>
#include <bitset>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <functional>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <map>
#include <numeric>
#include <queue>
#include <set>
#include <sstream>
#include <stack>
#include <string>
#include <tuple>
#include <vector>

using namespace std;

// #define DEBUG_ //!!$BDs=P;~$K%3%a%s%H%"%&%H(B!!
#ifdef DEBUG_
#define dump(x) cerr << #x << " = " << (x) << endl;
#else
#define dump(x) ;
#endif

#define equals(a, b) (fabs((a) - (b)) < EPS)
#define FOR(i, a, b) for (int i = (a); i < (b); ++i)
#define REP(i, n) FOR(i, 0, n)
#define SZ(x) ((int)(x).size())
#define pb push_back
#define eb emplace_back

// #define int long long

typedef long long LL;
typedef vector<int> VI;
typedef vector<LL> VL;
typedef vector<VI> VVI;
typedef vector<string> VS;
typedef pair<int, int> PII;
typedef pair<LL, LL> PLL;

template <class T> bool chmax(T &a, const T &b) {
  if (a < b) {
    a = b;
    return 1;
  }
  return 0;
}
template <class T> bool chmin(T &a, const T &b) {
  if (b < a) {
    a = b;
    return 1;
  }
  return 0;
}

template <typename T> std::string printVector(const std::vector<T> &data) {
  std::stringstream ss;
  std::ostream_iterator<T> out_it(ss, ", ");
  ss << "[";
  std::copy(data.begin(), data.end() - 1, out_it);
  ss << data.back() << "]";
  return ss.str();
}

template <typename T> void print_array(const T &ary, int size) {
  REP(i, size) { cout << ary[i] << " "; }
  cout << endl;
}

const int mod = 1e9 + 7;
const LL LINF = 1001002003004005006ll;
const int INF = 1001001001;
const double EPS = (1e-10);
const long double PI =
    3.14159265358979323846264338327950288419716939937510582097494459230781640628620899;
int dx[] = {0, 0, -1, 1};
int dy[] = {-1, 1, 0, 0};

struct UnionFind {
  vector<int> data;

  UnionFind(int sz) { data.assign(sz, -1); }

  bool unite(int x, int y) {
    x = find(x), y = find(y);
    if (x == y)
      return (false);
    if (data[x] > data[y])
      swap(x, y);
    data[x] += data[y];
    data[y] = x;
    return (true);
  }

  int find(int k) {
    if (data[k] < 0)
      return (k);
    return (data[k] = find(data[k]));
  }

  int size(int k) { return (-data[find(k)]); }
};

struct mint {
  LL x; // typedef long long LL;
  mint(LL x = 0) : x(x >= 0 ? x % mod : x % mod + mod) {}
  mint &operator+=(const mint a) {
    if ((x += a.x) >= mod)
      x -= mod;
    return *this;
  }
  mint &operator-=(const mint a) {
    if ((x += mod - a.x) >= mod)
      x -= mod;
    return *this;
  }
  mint &operator*=(const mint a) {
    (x *= a.x) %= mod;
    return *this;
  }
  mint operator+(const mint a) const {
    mint res(*this);
    return res += a;
  }
  mint operator-(const mint a) const {
    mint res(*this);
    return res -= a;
  }
  mint operator*(const mint a) const {
    mint res(*this);
    return res *= a;
  }
  mint pow(LL t) const {
    if (!t)
      return 1;
    mint a = pow(t >> 1);
    a *= a;
    if (t & 1)
      a *= *this;
    return a;
  }

  // for prime mod
  mint inv() const { return pow(mod - 2); }
  mint &operator/=(const mint a) { return (*this) *= a.inv(); }
  mint operator/(const mint a) const {
    mint res(*this);
    return res /= a;
  }
};

signed main(int argc, char const *argv[]) {
  cin.tie(0);
  ios::sync_with_stdio(false);
  cout << setprecision(12);
  int N;
  cin >> N;
  UnionFind uf(N);
  set<int> se; // 既に閉路ができたグループ
  set<int> true_se;
  VI P(N);
  LL K = 0;
  REP(i, N) {
    cin >> P[i];
    P[i]--;
    if (P[i] != -2) {
      if (uf.find(i) == uf.find(P[i])) {
        uf.unite(i, P[i]);
        se.insert(uf.find(i));
      } else {
        int x = uf.find(i);
        int y = uf.find(P[i]);
        if (se.find(x) != se.end()) {
          uf.unite(i, P[i]);
          se.insert(uf.find(i));
          se.insert(uf.find(P[i]));
        } else if (se.find(y) != se.end()) {
          uf.unite(i, P[i]);
          se.insert(uf.find(i));
          se.insert(uf.find(P[i]));
        } else {
          uf.unite(i, P[i]);
        }
      }
    } else {
      K += 1;
    }
  }
  dump(K) dump("set")
      // for(int x : se){
      //     cout << x << " ";
      // }
      // cout << endl;
      map<int, LL>
          mp; // まだ閉路がないグループの連結成分数
  REP(i, N) {
    int t = uf.find(i);
    if (se.find(t) == se.end()) {
      mp[t]++;
    } else {
      true_se.insert(t);
    }
  }
  VL num;
  int sz = 0;
  for (auto p : mp) {
    sz++;
    num.eb(p.second);
  }
  dump(sz) vector<vector<mint>> dp(sz + 1, vector<mint>(sz + 1));
  dp[0][0] = 1;
  for (int i = 0; i < sz; i++) {
    for (int j = 0; j <= i; j++) {
      dp[i + 1][j] += dp[i][j];
      dp[i + 1][j + 1] += dp[i][j] * num[i];
    }
  }
  for (int i = 1; i <= sz; i++) { // 1個だけ選ぶときの補正
    dp[i][1] -= i;
  }

  mint ans = mint(N) * mint(N - 1).pow(K);       // 全体
  ans -= mint(SZ(true_se)) * mint(N - 1).pow(K); // 確定ループ
  // if(K == 0){
  //     dump("out")
  //     cout << ans.x << endl;
  //     return 0;
  // }

  mint fact = 1;
  for (int j = 1; j <= sz; j++) {
    dump(j) if (j != 1) fact *= (j - 1);
    mint base = fact * mint(N - 1).pow(K - j);
    ans -= base * dp[sz][j];
  }
  cout << ans.x << endl;
}

Error: 0

Fixed submission:

#include <algorithm>
#include <bitset>
#include <cmath>
#include <cstdio>
#include <cstring>
#include <functional>
#include <iomanip>
#include <iostream>
#include <iterator>
#include <map>
#include <numeric>
#include <queue>
#include <set>
#include <sstream>
#include <stack>
#include <string>
#include <tuple>
#include <vector>

using namespace std;

#define DEBUG_ //!!$BDs=P;~$K%3%a%s%H%"%&%H(B!!
#ifdef DEBUG_
#define dump(x) cerr << #x << " = " << (x) << endl;
#else
#define dump(x) ;
#endif

#define equals(a, b) (fabs((a) - (b)) < EPS)
#define FOR(i, a, b) for (int i = (a); i < (b); ++i)
#define REP(i, n) FOR(i, 0, n)
#define SZ(x) ((int)(x).size())
#define pb push_back
#define eb emplace_back

// #define int long long

typedef long long LL;
typedef vector<int> VI;
typedef vector<LL> VL;
typedef vector<VI> VVI;
typedef vector<string> VS;
typedef pair<int, int> PII;
typedef pair<LL, LL> PLL;

template <class T> bool chmax(T &a, const T &b) {
  if (a < b) {
    a = b;
    return 1;
  }
  return 0;
}
template <class T> bool chmin(T &a, const T &b) {
  if (b < a) {
    a = b;
    return 1;
  }
  return 0;
}

template <typename T> std::string printVector(const std::vector<T> &data) {
  std::stringstream ss;
  std::ostream_iterator<T> out_it(ss, ", ");
  ss << "[";
  std::copy(data.begin(), data.end() - 1, out_it);
  ss << data.back() << "]";
  return ss.str();
}

template <typename T> void print_array(const T &ary, int size) {
  REP(i, size) { cout << ary[i] << " "; }
  cout << endl;
}

const int mod = 1e9 + 7;
const LL LINF = 1001002003004005006ll;
const int INF = 1001001001;
const double EPS = (1e-10);
const long double PI =
    3.14159265358979323846264338327950288419716939937510582097494459230781640628620899;
int dx[] = {0, 0, -1, 1};
int dy[] = {-1, 1, 0, 0};

struct UnionFind {
  vector<int> data;

  UnionFind(int sz) { data.assign(sz, -1); }

  bool unite(int x, int y) {
    x = find(x), y = find(y);
    if (x == y)
      return (false);
    if (data[x] > data[y])
      swap(x, y);
    data[x] += data[y];
    data[y] = x;
    return (true);
  }

  int find(int k) {
    if (data[k] < 0)
      return (k);
    return (data[k] = find(data[k]));
  }

  int size(int k) { return (-data[find(k)]); }
};

struct mint {
  LL x; // typedef long long LL;
  mint(LL x = 0) : x(x >= 0 ? x % mod : x % mod + mod) {}
  mint &operator+=(const mint a) {
    if ((x += a.x) >= mod)
      x -= mod;
    return *this;
  }
  mint &operator-=(const mint a) {
    if ((x += mod - a.x) >= mod)
      x -= mod;
    return *this;
  }
  mint &operator*=(const mint a) {
    (x *= a.x) %= mod;
    return *this;
  }
  mint operator+(const mint a) const {
    mint res(*this);
    return res += a;
  }
  mint operator-(const mint a) const {
    mint res(*this);
    return res -= a;
  }
  mint operator*(const mint a) const {
    mint res(*this);
    return res *= a;
  }
  mint pow(LL t) const {
    if (!t)
      return 1;
    mint a = pow(t >> 1);
    a *= a;
    if (t & 1)
      a *= *this;
    return a;
  }

  // for prime mod
  mint inv() const { return pow(mod - 2); }
  mint &operator/=(const mint a) { return (*this) *= a.inv(); }
  mint operator/(const mint a) const {
    mint res(*this);
    return res /= a;
  }
};

signed main(int argc, char const *argv[]) {
  cin.tie(0);
  ios::sync_with_stdio(false);
  cout << setprecision(12);
  int N;
  cin >> N;
  UnionFind uf(N);
  set<int> se; // 既に閉路ができたグループ
  VI P(N);
  LL K = 0;
  REP(i, N) {
    cin >> P[i];
    P[i]--;
    if (P[i] != -2) {
      if (!uf.unite(i, P[i])) {
        se.insert(uf.find(i));
      }
    } else {
      K += 1;
    }
  }
  map<int, LL> mp; // まだ閉路がないグループの連結成分数
  REP(i, N) {
    int t = uf.find(i);
    if (se.find(t) == se.end()) {
      mp[t]++;
    }
  }
  VL num;
  int sz = 0;
  for (auto p : mp) {
    sz++;
    num.eb(p.second);
  }
  vector<vector<mint>> dp(sz + 1, vector<mint>(sz + 1));
  dp[0][0] = 1;
  for (int i = 0; i < sz; i++) {
    for (int j = 0; j <= i; j++) {
      dp[i + 1][j] += dp[i][j];
      dp[i + 1][j + 1] += dp[i][j] * num[i];
    }
  }
  for (int i = 1; i <= sz; i++) { // 1個だけ選ぶときの補正
    dp[i][1] -= i;
  }

  mint ans = mint(N) * mint(N - 1).pow(K);  // 全体
  ans -= mint(SZ(se)) * mint(N - 1).pow(K); // 確定ループ
  mint fact = 1;
  for (int j = 1; j <= sz; j++) {
    if (j != 1)
      fact *= (j - 1);
    mint base = fact * mint(N - 1).pow(K - j);
    ans -= base * dp[sz][j];
  }
  cout << ans.x << endl;
}