解説

NN 種類中 ii 種類のグッズをすでに手に入れている状態で、 i+1i+1 種類目のグッズを手に入れるのに必要なガチャ回数の期待値 Ei(0iN1)E_i(0 \leq i \leq N-1)は、 11 回のガチャで i+1i+1 種類目のグッズを手に入れることのできる確率 PiP_i の逆数に等しいので、 1Pi=NNi\displaystyle \frac{1}{P_i} = \frac{N}{N-i} です。

ii について事象は独立であるため、答えは C×i=0N1Ei=C×(NN+NN1+...N1)\displaystyle C \times \sum_{i=0}^{N-1}E_i = C \times (\frac{N}{N} + \frac{N}{N-1} + ... \frac{N}{1}) です。

この値は逆元計算を適切に行うことで O(N)O(N) で求めることができます。

余談

幾何分布を知っていると解きやすいかもしれません。