Contrasty Angeles

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题目背景

露薇娅和芦苇鸭是一体两面的好朋友。

她们住在环形小镇的两端。环形小镇从 $1$ 到 $n$ 顺序编号,共有 $n$ 条双向道路,露薇娅住在 $s$,而卤味鸭住在 $t$。

这天,露薇娅收掉了定数最高的魔王曲「Contrasty Angeles」,想要去和芦苇鸭炫耀一下。

但是天空依然在下着雨。虽然她并不会被雨淋湿,也不会因为淋雨而陷入梦境,但经过水坑仍是很麻烦的事情。

于是她把这个问题交给了你,想要知道:假设每个道路的长度在整数区间 $[1,m]$ 中随机选取且已知,从 $s$ 到 $t$ 最短路径的长度期望是多少?

同时,她发现你可能不会分数的模运算,于是她为了让你能够输出整数,你可以输出期望值乘以 $m^n$。

同时由于答案可能非常大,你的答案应该对 $10^9+7$ 取模。

题目描述

与上文题目背景等价。

给定一个 $n$ 个节点的环,节点依次编号为 $1,2,3,\cdots,n$。

很明显该环有双向边 $(1,2),(2,3),(3,4),\cdots(n-1,n),(n,1)$,共有 $n$ 条边。

通过这些边可以从一个节点走到相邻的节点上。显然任意两个节点之间可以互相到达。

给定正整数 $m$,这 $n$ 条边的距离可能在 { ${1,2,3,\cdots,m-1,m}$ } 中等概率随机选取。

显然,这 $n$ 条边各有 $m$ 种可能,所以一共有 $m^n$ 种可能的不同选取方案。

给定起点 $s$ 和终点 $t$,求从 $s$ 到 $t$ 最短路径在这 $m^n$ 种情况下的和。

答案对 $10^9+7$ 取模。

形式化题面

与上文题目描述等价。

我们令从 $v$ 到 $v+1$ 的边 $(v,v+1)$ 的长度设为 $e_v$。特别地,边 $(n,1)$ 的长度为 $e_n$。

求:

$answer=\displaystyle \sum\limits_{e_1=1}^m\displaystyle \sum\limits_{e_2=1}^m \cdots\displaystyle \sum\limits_{e_n=1}^m{distance}(s,t)\mod{10^9+7}=\displaystyle \sum\limits_{(e_1,e_2, \cdots ,e_n) \in {1,2, \cdots ,m}^n}\min{\lbrace e_s+ \cdots +e_{t-1},e_t+ \cdots +e_n+e_1+ \cdots +e_{s-1} \rbrace }\mod{10^9+7}$

输入格式

共两行,第一行为两个由空格分隔的正整数$n,m$,第二行为两个由空格分隔的正整数 $s,t$。

输出格式

一行一个整数,代表答案。

样例输入 #1

3 2
1 2

样例输出 #1

12

样例解释 #1

这是一个节点数为 $3$ 的环,共 $3$ 条边,每条边长度在{ ${1,2}$ } 间随机,共 $2^3=8$ 种情况。要找的路径从 $1$ 到 $2$。

当边 $(1,2)$ 长度为 $1$ 时,最短路径长度一定是 $1$,共 $4$ 种情况。

当边 $(1,2)$ 长度为 $2$ 时,最短路径长度一定是 $2$,共 $4$ 种情况。

答案为 $1\times4+2\times4=12$。

样例输入 #2

4 3
2 4

样例输出 #2

272

样例解释 #2

这是一个节点数为 $4$ 的环,共 $4$ 条边,每条边长度在 { ${1,2,3}$ } 间随机,共 $3^4=81$ 种情况。要找的路径从 $2$ 到 $4$。

可以发现有两条路可走:$A:2\to3\to4$ 或 $B:2\to1\to4$。

可以证明,路径 $A,B$ 均有 $3^2=9$ 种可能,长度为 $2,3,4,5,6$ 的可能分别为 $1,2,3,2,1$。

因此,路径 $A,B$ 长度最小值可能是 $2,3,4,5,6$,可能为 $17,28,27,8,1$。

答案为 $2\times17+3\times28+4\times27+5\times8+6\times1=272$。

样例输入 #3

8 6
2 4

样例输出 #3

11755310

样例输入 #4

40 50
20 30

样例输出 #4

536456982

数据范围

对于 $30\%$ 的数据,$n\leq5,m\leq5,s=1,t=n$​。

对于 $80\%$ 的数据,$n\leq50,m\leq50$。

对于 $100\%$ 的数据,$1\leq s\leq t\leq n\leq500,m\leq500$。

Hint

一个方便理解的样例:

当 $n=6,s=1,t=5,e_1=1,e_2=2,e_3=3,e_4=4,e_5=5,e_6=6$ 时:

从起点 $s=1$ 到终点 $t=5$ 的最短路径长度为 $1+2+3+4=10$。另一条路的长度为 $5+6=11$,不是最短路径。

哎音游人真的是

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