十进制快速幂

题目:https://www.smartoj.com/p/2297


题意:矩阵F[][]满足以下递推式


     十进制快速幂


输入八个整数n,m,a,b,c,d,e,f,输出F[n][m]%2012182013的值。


分析:本题需要构造矩阵,那么首先我们根据递推式

十进制快速幂,可以构造


十进制快速幂


可以看出,我们还需要求F[n][2]和F[n][1]的值。那么继续,根据


十进制快速幂


我们先利用上面的式子消去下面式子中的F[i][1]得到


十进制快速幂


所以有矩阵


十进制快速幂


那么,与开始的矩阵连起来就得到


十进制快速幂


可以看出,这样就构成了关于n的矩阵递推关系。那么进一步得到


十进制快速幂


那么,我们再根据前面的关于m的矩阵递推下去得到


十进制快速幂


这样,我们就可以计算了,但是这里有一个问题,就是幂m和n会很大,那么对于矩阵,实际上是不能用费马小定理降幂的,那么我们还有一种方法,叫做十进制快速幂。它的原理基本上和二进制快速幂差不多,模拟一下就知道了,很容易的。


在SmartOJ上貌似评测机速度慢,得到的结果是TLE,连别人AC过的代码都T,也就只能这样了,关键是掌握方法即可。


#include <iostream>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <string>

using namespace std;
typedef long long LL;
const int N = 3;
const LL MOD = 2012182013;

string NN,MM,AA,BB,CC,DD,EE,FF;

struct Matrix
{
    LL m[N][N];
};

Matrix I =
{
    1,0,0,
    0,1,0,
    0,0,1
};

Matrix multi(Matrix a,Matrix b)
{
    Matrix c;
    for(int i=0; i<N; i++)
    {
        for(int j=0; j<N; j++)
        {
            c.m[i][j] = 0;
            for(int k=0; k<N; k++)
            {
                c.m[i][j] += ((a.m[i][k] % MOD) * (b.m[k][j] % MOD)) % MOD;
                c.m[i][j] %= MOD;
            }
        }
    }
    return c;
}

Matrix power(Matrix A,LL k)
{
    Matrix ans = I, p = A;
    while(k)
    {
        if(k&1)
        {
            ans = multi(ans,p);
            k--;
        }
        k >>= 1;
        p = multi(p,p);
    }
    return ans;
}

Matrix T_power(Matrix A,string str) //十进制快速幂
{
    int len = str.length();
    Matrix ans = I, p = A;
    while(len != 0)
    {
        int k = str[len-1] - ‘0‘;
        ans = multi(ans,power(p,k));
        p = power(p,10);
        len--;
    }
    return ans;
}

LL Module(string str,LL MOD)
{
    int len = str.length();
    LL ans = 0;
    for(int i=0; i<len; i++)
    {
        ans = ans * 10 + str[i] - ‘0‘;
        ans %= MOD;
    }
    return ans;
}

void Sub(string &str,int x)
{
    int len = str.length();
    for(int i=len-1; i>=0; i--)
    {
        if(str[i] - ‘0‘ < x)
        {
            str[i] += 10 - x;
            x = 1;
        }
        else
        {
            str[i] -= x;
            x = 0;
        }
    }
    if(str[0] == ‘0‘ && str.length() > 1)
        str.erase(0,1);
}

int main()
{
    while(cin>>NN>>MM>>AA>>BB>>CC>>DD>>EE>>FF)
    {
        LL a = Module(AA,MOD);
        LL b = Module(BB,MOD);
        LL c = Module(CC,MOD);
        LL d = Module(DD,MOD);
        LL e = Module(EE,MOD);
        LL f = Module(FF,MOD);

        Matrix A;
        A.m[0][0] = b;
        A.m[0][1] = a;
        A.m[0][2] = c;
        A.m[1][0] = 1;
        A.m[1][1] = 0;
        A.m[1][2] = 0;
        A.m[2][0] = 0;
        A.m[2][1] = 0;
        A.m[2][2] = 1;
        Sub(MM,2);
        Matrix ans1 = T_power(A,MM);

        Matrix B;
        B.m[0][0] = (d + e * e % MOD) % MOD;
        B.m[0][1] = d * e % MOD;
        B.m[0][2] = (f + e * f % MOD) % MOD;
        B.m[1][0] = e;
        B.m[1][1] = d;
        B.m[1][2] = f;
        B.m[2][0] = 0;
        B.m[2][1] = 0;
        B.m[2][2] = 1;
        Sub(NN,1);
        Matrix ans2 = B;

        Matrix ans = multi(ans1,ans2);
        ans = T_power(ans,NN);
        ans = multi(ans,ans1);
        LL res = (ans.m[0][0] + ans.m[0][1]) % MOD;
        res = (res + ans.m[0][2]) % MOD;
        cout<<res<<endl;
    }
    return 0;
}



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