ACM学习历程—HDU5667 Sequence(数论 && 矩阵乘法 && 快速幂)
http://acm.hdu.edu.cn/showproblem.php?pid=5667
这题的关键是处理指数,因为最后结果是a^t这种的,主要是如何计算t。
发现t是一个递推式,t(n) = c*t(n-1)+t(n-2)+b。这样的话就可以使用矩阵快速幂进行计算了。
设列矩阵[t(n), t(n-1), 1],它可以由[t(n-1), t(n-2), 1]乘上一个3*3的矩阵得到这个矩阵为:{[c, 1, b], [1, 0, 0], [0, 0, 1]},这样指数部分就可以矩阵快速幂了。
但是如果指数不模的话,计算肯定爆了,这里需要考虑费马小定理,a^(p-1) = 1(mod p),于是指数就可以模(p-1)了。
最后算出指数后,再来一次快速幂即可。
但是打这场BC的时候,我并没有考虑到a%p = 0的情况。。。最终错失这题,只过了三题。
代码:
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cmath>
#include <cstring>
#include <algorithm>
#include <set>
#include <map>
#include <queue>
#include <vector>
#include <string>
#define LL long long using namespace std; //矩阵乘法
//方阵
#define maxN 4
struct Mat
{
LL val[maxN][maxN], p;
int len; Mat()
{
len = ;
} Mat operator=(const Mat& a)
{
len = a.len;
p = a.p;
for (int i = ; i < len; ++i)
for (int j = ; j < len; ++j)
val[i][j] = a.val[i][j];
return *this;
} Mat operator*(const Mat& a)
{
Mat x;
x.p = a.p;
memset(x.val, , sizeof(x.val));
for (int i = ; i < len; ++i)
for (int j = ; j < len; ++j)
for (int k = ; k < len; ++k)
if (val[i][k] && a.val[k][j])
x.val[i][j] = (x.val[i][j] + val[i][k]*a.val[k][j]%p)%p;
return x;
} Mat operator^(const LL& a)
{
LL n = a;
Mat x, p = *this;
memset(x.val, , sizeof(x.val));
x.p = this->p;
for (int i = ; i < len; ++i)
x.val[i][i] = ;
while (n)
{
if (n & )
x = x * p;
p = p * p;
n >>= ;
}
return x;
}
}from, mat; LL n, a, b, c, p; //快速幂m^n
LL quickPow(LL x, LL n)
{
LL a = ;
while (n)
{
a *= n& ? x : ;
a %= p;
n >>= ;
x *= x;
x %= p;
}
return a;
} void work()
{
if (a%p == )
{
if (n == ) printf("1\n");
else printf("0\n");
return;
}
LL t, ans;
if (n == )
t = ;
else if (n == )
t = b%(p-);
else
{
memset(from.val, , sizeof(from.val));
from.val[][] = c;
from.val[][] = ;
from.val[][] = b;
from.val[][] = ;
from.val[][] = ;
from.len = ;
from.p = p-;
mat = from^(n-);
t = (mat.val[][]*b%(p-)+mat.val[][])%(p-);
}
ans = quickPow(a, t);
cout << ans << endl;
} int main()
{
//freopen("test.in", "r", stdin);
int T;
scanf("%d", &T);
for (int times = ; times <= T; ++times)
{
cin >> n >> a >> b >> c >> p;
work();
}
return ;
}
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